JP2010534855A - 多重分解能コード系列を使用する光学時間領域反射率測定のためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

多重分解能コード系列を使用する時間領域反射率測定（ＯＴＤＲ）のためのシステムおよび方法。規定の相補コード系列の集合の１つ以上の部分集合が、多重分解能の性能を提供するようにＯＴＤＲ信号として送信される。

Description

本出願は、通信システムに関し、更に詳しくは、多重分解能コード系列の１つ以上の集合を使用する光学時間領域反射率測定のためのシステムおよび方法に関する。

長距離光ファイバ光通信システムでは、システムの健全性を監視することが重要である。例えば、光ファイバケーブルの欠陥若しくは断線、中継器や増幅器の故障、または、システムに関する他の問題を検出するために、モニタリングを実行することができる。

既知のモニタリング技術は、規定のビット列を表わすテスト信号を生成する光学時間領域反射率測定（「ＯＴＤＲ」）装置の使用を含んでいる。ＯＴＤＲ装置は、例えば、波長分割多重化システム内で情報信号と共にテスト信号を送信することができる。テスト信号は、送信経路における反射により、かつ／または、増幅器若しくは中継器内の帰還経路によって、ＯＴＤＲ装置に帰還させてもよい。ＯＴＤＲ装置は、その後、帰還させられたテスト信号をデータ信号から分離し、そのテスト信号を処理して伝送システムの健全性を検討することができる。

以下のように、マルチ分解能コード系列を使用する光学時間領域反射率測定（ＯＴＤＲ）のためのシステムおよび方法が提供される。開示の１つの態様によれば、規定の相補コード系列の集合を生成するように構成されたコード生成器と、相関器とを備える光学時間領域反射率測定システムが提供される。規定の相補コード系列の集合は、それぞれが第１の周波数スペクトルを有する複数の第１の分解能コード系列、および、それぞれが第２の周波数スペクトルを有する複数の第２の分解能コード系列を含み、第１の周波数スペクトルが第１の周波数で最大値を持ち、第２の周波数スペクトルが第２の周波数で最大値を持つであろう。コード生成器は、第１の分解能テスト信号として第１の分解能コード系列を供給し、光通信システムで送信するように構成することができる。相関器は、第１の反射分解能テスト信号として光通信システムから第１の分解能テスト信号の反射部分を受信し、かつ第１の分解能コード系列および第１の反射分解能テスト信号から第１の分解能のシステム応答データを供給するように構成することができる。コード生成器は、第２の分解能テスト信号として第２の分解能コード系列を供給し、光通信システムで送信するように構成することができる。相関器は、第２の反射分解能テスト信号として光通信システムから第２の分解能テスト信号の反射部分を受け取り、かつ第２の分解能コード系列および第２の反射分解能テスト信号から第２の分解能のシステム応答データを供給するように構成することができる。

開示の別の態様によれば、以下：第１の方向に信号を伝送する第１の光ファイバ経路；第１の方向と反対の第２の方向に信号を伝送する第２の光ファイバ経路；前記第１の光ファイバ経路に連結され、それぞれが第２の光ファイバ経路に連結された関連するＯＴＤＲ経路を有する複数の中継器；規定の相補コード系列を生成するように構成されたコード生成器；および相関器を備える光通信システムが提供される。規定の相補コード系列の集合は、複数の第１の分解能コード系列、および、複数の第２の分解能コード系列を含み、第１および第２の分解能コード系列はそれぞれ、第１および第２の周波数スペクトルを持ち、第１の周波数スペクトルは第１の周波数で最大値を持ち、第２の周波数スペクトルは、第１の周波数とは異なる第２の周波数で最大値を持つ。コード生成器は、第１の分解能テスト信号として第１の分解能コード系列を供給し第１の光ファイバ経路で送信するように構成することができる。相関器は、第２の光ファイバ経路から第１の分解能テスト信号の反射部分を、第１の反射分解能テスト信号として受信し、第１の分解能コード系列および第１の反射分解能テスト信号から第１の分解能のシステム応答データを供給するように構成することができる。コード生成器は、第２の分解能テスト信号として第２の分解能コード系列を供給して、第１の光ファイバ経路で送信するように構成することができる。相関器は第２の光ファイバ経路から第２の分解能テスト信号の反射部分を、第２の反射分解能テスト信号として受信し、第２の分解能コード系列および第２の反射分解能テスト信号から第２の分解能のシステム応答データを供給するように構成することができる。

開示の別の態様によれば：それぞれが第１の周波数スペクトルを有する複数の第１の分解能コード系列と、それぞれが第２の周波数スペクトルを有する複数の第２の分解能コード系列とを含む相補コード系列の集合であって、前記第１の周波数スペクトルが第１の周波数で最大値を持ち、前記第２の周波数スペクトルが第１の周波数とは異なる第２の周波数で最大値を持つ相補コード系列の集合を定義するステップ；前記光通信システムで前記第１の分解能コード系列を第１の分解能テスト信号として送信するステップ；前記光通信システムから第１の反射分解能テスト信号として第１の分解能テスト信号の反射部分を受信するステップ；および前記第１の分解能コード系列および前記第１の反射分解能テスト信号から第１の分解能のシステム応答データ抽出するステップを含む、光通信システムにおける時間領域反射率測定を実行する方法が提供される。

以下の図面と併せて読まれるべき以下の詳細な記述を参照する。図面では、同様な符号は同様な部品を表わす。

本開示の例示的な一実施形態に係るシステムの簡略化されたブロック図。 図２Ａ〜２Ｄは例示的な相補テスト・コード系列の簡略化されたブロック図。 図３Ａおよび３Ｂは、それぞれ、図２Ａおよび２Ｂ並びに図２Ｃおよび２Ｄのフーリエ・スペクトルをプロットしたグラフ。 図４Ａ〜４Ｄは図２Ａ〜図２Ｄまでに示された例示的な系列ペアの自己相関の和をプロットしたフル分解能のグラフ。 図５Ａ〜５Ｃは図２Ａ〜図２Ｄまでに示された４つの例示的なテスト・コード系列ペアから得られるであろうＯＴＤＲ波形を表わすグラフ。 本開示に係るＯＴＤＲプロセスの例を示すブロック的なフローチャート。

図１は、本開示の例示的な一実施形態に係る光学時間領域反射率測定（ＯＴＤＲ）装置１２を備えるＷＤＭ伝送システム１０の簡略化されたブロック図である。一般的に、システム１０は、所望の分解能、例えば低分解能および／または高分解能のＯＴＤＲテスト信号を選択的に送信し、かつ、システム応答波形を計算するよう構成することができる。例えば低分解能テスト信号は、システムのレーリー後方散乱の検出および位置決めを可能にするであろう。一方、高分解能信号は、システム内の余計なファイバ損失のような個別の断線の検出や位置決めを可能にするであろう。低分解能および高分解能のシステム応答データからのシステム応答の組合せは、十分なシステム応答を構成するであろう。

当業者は、システム１０が、説明を容易にするために極めて簡略化された二点間システムの形式で描かれたものと認識するであろう。本開示に係るシステムおよび方法が、様々なネットワーク要素およびネットワーク構成に組み込まれてもよいことが理解されるであろう。本明細書で示された例示的な実施形態は、限定のためではなく、単に説明のために提供されるものである。

図示した例示的な伝送システム１０は、光信号を伝送するために、レーザ送信器３０と、ファイバ２８および２９を含む光ファイバペアとを備える。ファイバ２８および２９は、例えば海底に展開される長距離光ファイバ回線であってもよい。光ファイバ２８および２９は、単一方向ファイバであって、反対方向に信号を伝送することができる。ファイバ２８および２９は、一緒になって信号を送信する双方向経路を確立する。例示的な監視システムは、２本の単一方向ファイバ２８および２９を含む伝送システムを監視すると記述されるものの、本開示に係るシステムは、単一の双方向ファイバを採用する伝送システムを監視するために使用することができる。
レーザ送信器３０は、ＷＤＭ受信器６０にファイバ２９を経由して複数のチャンネル（あるいは波長）上で光学データを送信するように構成された光波長分割多重（ＷＤＭ）送信器であってもよい。送信器と受信器は、当然のこととして、説明を容易にするため、きわめて簡略化された形で示される。レーザ送信器３０は、それぞれが異なるチャンネルまたは波長を使用して、光学データ信号を送信する複数のレーザ送信器と、複数のデータ信号を合波して、ファイバ２９を経由して送信される合波信号とするマルチプレクサとを有することができる。受信器は、送信されたデータ信号を逆多重化して検出することができる。同様に、ＷＤＭデータ信号は、送信器６２から受信器６４に、つまり、ファイバ２９上の信号と反対の方向に、ファイバ２８を経由して送信することができる。これに代えて、単一チャンネルのデータをファイバ２８および／または２９で伝送することができる。

光学時間領域反射率測定装置（ＯＴＤＲ）１２は、システム１０の健全性を監視するように構成することができる。例示的な実施形態では、ＯＴＤＲ１２は、コード生成器１４、レーザ送信器１６、遅延システム２０、コード処理装置７２およびコンピュータ読込み可能なメモリ７１を有する相関システム２２、並びに、フィルタ２６を備える。ＯＴＤＲ１２は、テストがシステム１０で行なわれているときに、要素管理システム７４に出力２４、例えばシステム応答データを供給するように構成することができる。要素管理システム７４はユーザ・インターフェイス８０への出力のために、このデータをグラフ形状（例えば強度と時間との関係を示すグラフ）に変換することができる。要素管理システム７４は、更にユーザ・インターフェイス８０から入力を受け取り、選択されたテスト・コードをＯＴＤＲ１２に送信させることができる。

コード生成器１４は、ユーザ・インターフェイス８０でのユーザ入力に応答して、一連の非周期的な相補コードのようなテスト・コードを生成し出力するように構成することができる。様々なコード生成器およびコード構成が、当業者に知られている。コード生成器１４の出力はレーザ送信器１６に連結されてもよい。本明細書で使用される用語“連結”は、あるシステム要素によって伝送される信号が“連結”された要素に与えられるような接続、カップリング、リンクなどの如何なる用語をも指している。そのような“連結”された装置は、互いに直接に接続されている必要はなく、そのような信号を操作または修正する中間の構成要素や装置によって分離されていてもよい。

レーザ送信器１６は、例えば、分散帰還レーザ（ＤＢＦ）など既知の構成をとってもよく、伝送システム上で送信される全てのデータチャンネルの波長とは異なる搬送波波長λ_０で光出力を生成するように構成されてもよい。搬送波波長λ_０は、例えば、システムのスペクトル帯域幅のエッジの波長、或いは、データチャンネル間の波長でよい。一実施形態では、レーザ送信器は、複数の異なる搬送波波長で光学出力を与えるように構成することができる。レーザ出力のパワーは、データ信号の障害を最小化するように、ファイバ２８および２９を経由して通信されるデータ信号のパワーレベルよりも低く設定されていてもよい。

レーザ送信器１６は、コード生成器１４から受け取られたコードを表わすＯＴＤＲテスト信号を生成することができる。ＯＴＤＲテスト信号は，レーザ送信器１６のテスト信号出力１８として供給されてもよい。一実施形態では、コード生成器の出力が、レーザ出力の振幅を直接に変調することができる。レーザ送信器からの出力光にコードを付与する他の構成が知られている。例えば、コードは、レーザ送信器１６の出力に連結された増幅器や他の変調器によって付与されてもよい。

例示的な実施形態では、カプラ３４が、送信器３０からのＷＤＭデータ３２とＯＴＤＲテスト信号１８とを合波し、ファイバ２９にこの合波信号を出力して送信することができる。複数の光中継器３６−１、３６−２、．．．、３６−Ｎが光ファイバ２８および２９に連結されてもよい。各中継器はそれぞれ、ファイバ２９を経由して受信器６０に帰還させられる光学信号を増幅する第１の増幅器４０−１、４０−２、…、４１−Ｎと、ファイバ２８を経由して受信器６４に送信される光学信号を増幅する第２の増幅器３８−１、３８−２、．．．、３８Ｎとを備えてもよい。各中継器は更に、ファイバ２９からの反射信号をファイバ２８に入力しＯＴＤＲに帰還させる、付随するＯＴＤＲ経路４２−１、４２−２、．．．、４２Ｎ、例えばＯＴＤＲ帰還経路を備え、ＯＴＤＲ帰還経路は、ファイバ２８からの反射信号をファイバ２９に入力しＯＴＤＲに帰還させる。

信号５２は、フィルタ２６に入力される。信号５２は、ファイバ２８を経由してＯＴＤＲ経路４２−１、４２−２、．．．、４２−Ｎによって折り返される合波ＷＤＭデータ３２およびＯＴＤＲ反射テスト信号１８を含んだ、ファイバ２８上に存在する全ての信号を持っているであろう。ＯＴＤＲ反射信号１９は、フィルタ２６に入力され、ＯＴＤＲ反射信号１９は、カプラ３４と第１の中継器３６−１との間で反射されたＷＤＭデータ３２およびＯＴＤＲ反射テスト信号を含んだ、ファイバファイバ２９上に存在する全ての信号を持っているであろう。フィルタ２６は、波長選択的であり、ＯＴＤＲテスト信号１８の波長のみを相関器２２に向けて通過させるであろう。

相関器２２による相関処理を容易にするために、遅延システム２０が、コード生成器１４からの送信コードを受け取り、関連する遅延コードを相関器２２に出力することができる。遅延システム２０は、テスト中のシステム１０のための全てのＯＴＤＲ反射テスト信号の受信に必要な時間に対応する時間遅れの後に各コードを出力するであろう。

相関器２２は、ＯＴＤＲ反射テスト信号と遅延システムからの遅延コードとの間の相関を取るであろう。相関器２２は、電気的信号を相関させても、光学信号を相関させてもよい。相関器２２が電気的信号の相関を取る場合には、ＯＴＤＲ１２は更に、フィルタ２６から出力される光学信号を電気信号に変換するために、フィルタ２６と相関器２２との間に接続される光電変換器を備える。

相関処理では、コード処理装置７２は、第１のＯＴＤＲテスト信号と、関連する第１のＯＴＤＲ反射信号との間で第１の相関を計算するように構成することができる。相関器２２は、次いでメモリ７１に第１の相関結果を保存する。コード処理装置７２は、更に第２のＯＴＤＲテスト信号と、関連する第２のＯＴＤＲ反射信号との間で第２の相関を計算するように構成することができる。相関器２２は、次いで、第１の相関結果に第２の相関結果を加え、その和をメモリ７１に保存するように構成することができる。その和は、テスト中のシステム１０の増幅された応答を表わすであろう。

相関器２２は、次いで、システム応答データ２４を要素管理システム７４に出力するであろう。要素管理システム７４は、ユーザ・インターフェイス８０による表示のために、システム応答データのグラフ表現を生成することができる。ユーザは、表示されたシステム応答を評価し、更なるテストデータを望むかどうかを判断することができる。ユーザは、更なるテストデータを望む場合には、ＯＴＤＲ装置１２がテスト信号の第２の集合を供給し、相関処理を繰り返すように入力を与えてもよい。

例えば、ユーザは、最初に、比較的に低分解能を有するシステム応答を与えるように構成された第１のテスト信号集合を送信するように決定することができる。そのような低分解能のテスト信号は、テスト中のシステム１０の全長による信号損失を示すシステム応答を生成するであろう。システム応答が所望の分解能を示すには不十分であると考えられる場合には、ユーザは、次いで、比較的に高分解能を有するシステム応答を与えるように構成された第２のテスト信号集合を送信するように決定することができる。そのような高分解能のテスト信号は、個々の反射部、例えば、ファイバ２９中の不連続分の１つ以上の位置を決定するのに役立つシステム応答を生成するであろう。低分解能および高分解能のシステム応答データは、合波することによってフル分解能のシステム応答波形を生成するであろう。系列集合を追加することによって、追加の分解能レベルが得られてもよい。更に、ユーザは、高分解能のシステム応答が必要であると知っていれば、最初に高分解能のテスト信号を送ることを決定してもよい。

ＯＴＤＲ装置１２は、あり得るコードの１つ以上の組合せを生成するように構成することができる。各コードは、各ビットが１または−１であるビットの列であってもよい。各列は、順に並んだビットの数がＮである、長さＮを有する系列であってもよい。ユーザは、１つ以上のＯＴＤＲテスト信号、例えば、図１に示したＯＴＤＲテスト信号１８を生成するためのテスト・コードとして使用されるコードの１つの部分集合を選択することができる。一実施形態では、複数のテスト・コードの集合が、互いに相補な系列を含んでいてもよい。別の実施形態では、１つのコード集合が、相互に直交する相補な系列集合を含んでいてもよい。
系列集合は、それらの自己相関の和が全ての非ゼロ点移動に際して０である場合に、相補であると理解することができる。換言すると、Ψ_{Ａｉ，Ａｉ}を系列Ａiの自己相関関数とすると、もし、

であれば、集合（Ａ_ｉ,１≦ｉ≦Ｍ）は相補な系列集合である。

相補な２つの系列集合は、若し如何なる２つの系列も互いにメイトであるならば、相互に直交する相補な系列集合であると言える。換言すると、系列集合（Ｂ_ｉ,１≦ｉ≦Ｍ）は、以下の場合：１≦ｉ≦ＭなるｉでＡ_ｉの長さがＢ_ｉの長さと等しく；集合（Ｂ_ｉ,１≦ｉ≦Ｍ）が相補な集合であり；かつ、

であれば、系列集合（Ａｉ,１≦ｉ≦Ｍ）とメイトな系列集合である。ここで、Ψ_{Ａｉ，Ｂｉ}は、系列Ａ_ｉおよびＢ_ｉの相互相関関数であり、

は、Ψ_Ａｉ，_Bｉのｌ番目の要素である。

例えば、相互に直交する相補な系列集合は、１対のＧｏｌａｙ系列Ａ_１およびＡ_２から始まる逐次代入プロセスを使用して生成することができる。Ａ_１とＡ_２は、最初に１つの要素を含むであろう。一番目の逐次代入の結果として、得られた集合が、長さが２の２つの系列を含むであろう。一番目の逐次大入力から得られた結果は二番目の逐次代入に入力することができる。二番目の逐次代入から得られる集合は、長さが４の２つの系列を含むであろう。逐次代入は、所望の長さの系列の集合が得られるまで継続することができる。各逐次代入ステップは、−Ａは系列Ａの否定、｜は系列の連結を意味するものとして、方程式の形で、以下のように、

定義されてもよい。先の逐次代入の結果は次の逐次代入への入力になる。例えば、１要素のＧｏｌａｙ対（１,１）から始めると、コード長２、４および８は、以下：

のように生成される。

ある相補集合のメイトは以下のように生成することができる。つまり、もし（Ａｉ、１≦ｉ≦Ｍ）が偶数の系列を含む集合であれば、／Ａ（Ａのトップバーとする、以下同じ）を系列Ａの逆系列とし、／−ＡをＡの否定の逆系列として、

をメイトの１つであるとすることができる。例えば、ある相補集合（Ａ_１、Ａ_２）、例えばＧｏｌａｙ対が与えられると、この集合のメイトは、｛／Ａ２，｛／−Ａ１｝｝であろう。ある相補集合をそのメイトと行列の形に組み合わせると、以下：

が得られる。ここで、行列の各カラムは、相互に直交する相補集合であろう。更に、Δをカラムが相互に直交する集合からなる系列の行列とし、かつ、Δ’をΔから以下：

のように構築すると、Δ’はやはり相互に直交する相補集合である。２つの系列Ａ＝｛ａ１，ｂ１、ａ２、ｂ２、….ａＮ、ｂＮ｝およびＢ＝｛ｂ１，ｂ２，．．．，ｂＮ｝のインターリービングは、

と定義される。２つの系列行列のインターリービングは、要素ごとに実行される。例えば、相補系列の相互に直交する４つの集合は、Ｇｏｌａｙ系列対｛Ａ１；Ａ２｝から、以下：

のように生成することができる。

この例では、行列Δ’の各カラムは、相補系列の集合であるかも知れないし、また、別のカラムのメイトかも知れない。構築された（つまり、インターリーブされた）相補系列のコード長はＧｏｌａｙ系列｛Ａ１；Ａ２｝の長さの２倍であろう。

例示的な一実施形態では、ユーザ、および／または、要素管理システム７４は、Δ’の如何なるカラムを1つ以上のテスト信号として選択してもよく、自己相関の和は、ゼロシフトにおいて非ゼロであるかも知れない。換言すると、もしΔ_ｉｊが上記行列中のｉｊ番目の系列であれば、つまり、

であれば、Δ’のｋ番目のカラムの自己相関関数の和は、

であり、Δ’の一番目のカラムとｋ番目のカラムとの相互相関関数の和は、

である。

換言すると、1つ以上のテスト信号として、Δ’のカラムの１つ以上の系列、例えば、一番目のカラムを選択することによって、ユーザまたは要素管理システム７４は、系列の１つの補集合を選択するであろう。以下の例示的な実施形態が示すように、系列の補集合から構築されたテスト信号は、伝送システム、例えば図１のシステム１０の逐次代入テストを可能とし、信号対雑音比を犠牲にすることなく、所望の分解能を達成するであろう。ユーザ、および／または、要素管理システム７４は、送信のために、系列の選択された集合の第１の部分集合、例えばΔ’のΔ_１１およびΔ_２１を選ぶであろう。系列の選択された集合の第１の部分集合は、低分解能のシステム応答データを供給するであろう。そのような低分解能は、テスト中のシステム、例えば図１のシステム１０の全長による信号損失を示すであろう。ユーザ、および／または、要素管理システム７４は、低分解能のシステム応答データを評価し、所望の分解能が達成されたかどうか判断するであろう。

所望の分解能が達成されていない場合には、ユーザ、および／または、要素管理システム７４は、テスト系列の選択された集合の第２の部分集合、例えばΔ’のΔ_３１およびＡ_４１を送信のために選ぶことができる。第２の部分集合は、より高い分解能のシステム応答データを供給するであろう。そのような高分解能は、個々の反射部、例えば図１のファイバ２９の１つ以上の不連続分の位置を決定するのに役立つことができる。ユーザ、および／または、要素管理システム７４は、より高い分解能のシステム応答データを評価し、所望の分解能が達成されたかどうか判断することができる。所望の分解能が達成されるまで、そのプロセスを継続することができる。
本開示によると、テスト系列の選択された集合の第１の部分集合を、より高い分解能のシステム応答データを供給するために選択してもよく、テスト系列の選択された集合の第２の部分集合を、比較的に低分解能のシステム応答データを供給するために選択することができる。何れの態様においても、低分解能データおよび高分解能データを、フル分解能のシステム応答波形を生成するために組み合わせてもよい。系列の集合を追加することにより、追加の分解能レベルを与えることができる。
図２Ａ〜図２Ｄは、本開示に係る４つの相補コード系列の例示的な集合を示す、相対パワーと時間との関係を示すグラフである。図２Ａは、本開示に係る低分解能の系列ＣＳｌのグラフ２００を示す。図２Ｂは、本開示に係る別の低分解能の系列ＣＳ２のグラフ２０２を示す。図２Ｃは、本開示に係る高分解能系列ＣＳ３のグラフ２０４である。図２Ｄは、本開示に係る別の高分解能系列ＣＳ４のグラフ２０６である。

図２Ａ〜図２Ｄにそれぞれ示された４つの系列ＣＳｌ、ＣＳ２、ＣＳ３、ＣＳ４は、上記で要点を示した処理を使用して作成することができる。例えば、それぞれが長さＮ＝３２の要素を有する一対のＧｏｌａｙ系列｛Ａ_１；Ａ_２｝は、上記で要点を示した処理を使用して作成することができる。Ｇｏｌａｙ系列のこの集合から、４つのコード系列ＣＳｌ、ＣＳ２、ＣＳ３、ＣＳ４は、以下：

のように作成することができる。ここで、上記のように

はインターリービングをあらわす。

図３Ａおよび図３Ｂはそれぞれ、図２Ａ、２Ｂ、および、図２Ｃ、２Ｄで示された例示的なコード系列のフーリエ・スペクトルの例示的なグラフ３００および３０２を示す。図示のように、（それぞれが例えば図２Ａおよび図２Ｂに示される）低分解能系列ＣＳ１およびＣＳ２のフーリエ・スペクトルは、(それぞれが例えば図２Ｃおよび２Ｄで示される）ＣＳ３およびＣＳ４のスペクトルにおける最大振幅よりも低い周波数で最大振幅を持つであろう。比較的により低い周波数で最大振幅を持つフーリエ・スペクトルを有する系列が、より低い分解能のシステム応答データを与え、比較的により高い周波数で最大振幅を持つフーリエ・スペクトルを有する系列が、より高い分解能のシステム応答データを与えることができることが認識される。

図４Ａ〜４Ｃは、図２に示される４つの例示的なコード系列の自己相関関数の和のグラフ４００、４０２、４０４を含んでいる。図４Ａは、４つのコード系列ＣＳｌ、ＣＳ２、ＣＳ３、ＣＳ４の自己相関関数の和、Ψ_{ＣＳ１ＣＳ１}（ｎ）＋Ψ_{ＣＳ２ＣＳ２}（ｎ）＋Ψ_{ＣＳ３ＣＳ３}（ｎ）＋Ψ_{ＣＳ４ＣＳ４}（ｎ）をグラフで示す。同様に、図４Ｂは、２つのコード系列ＣＳ１とＣＳ２の自己相関関数の和、Ψ_{ＣＳ１ＣＳ１}（ｎ）＋Ψ_{ＣＳ２ＣＳ２}（ｎ）を示し、図４Ｃは、残る２つのコード系列ＣＳ３およびＣＳ４の自己相関関数の和、Ψ_{ＣＳ３ＣＳ３}（ｎ）＋Ψ_{ＣＳ４ＣＳ４}（ｎ）を示す。

この例示的な実施形態では、２つのコード系列ＣＳｌおよびＣＳ２が低分解能のシステム応答データを生成し、２つのコード系列ＣＳ３ＣＳ４が高分解能のシステム応答データを生成するであろう。例えば、ユーザは、低分解能のテスト信号としてＣＳｌおよびＣＳ２を送ることに決定することができる。相関器は、システムからＯＴＤＲ装置に帰還させられたＣＳｌおよびＣＳ２の反射部分を受け取り、ＣＳ１とＣＳ１の反射部分とで第１の相関を計算し、ＣＳ２とＣＳ２の反射部分とで第２の相関を計算するであろう。相関器２２は、次いで、第２の相関結果に第１の相関結果を加えて、メモリ７１にその和を保存することができる。ＣＳｌおよびＣＳ２が低分解能の相補系列であるので、相関結果の和は、テスト中のシステム１０の増幅された低分解能応答を表わすであろう。

ユーザは、更にまたは上記に代えて、高分解能のテスト信号としてＣＳ３およびＣＳ４を送ることを選択することができる。相関器は、システムからＯＴＤＲ装置に帰還させられたＣＳ３およびＣＳ４の反射部分を受け取り、ＣＳ３とＣＳ３の反射部分とで第１の相関を計算し、ＣＳ４とＣＳ４の反射部分とで第２の相関を計算することができる。相関器２２は、次いで、第２の相関結果に第１の相関結果を加えて、メモリ７１にその和を保存することができる。ＣＳ３およびＣＳ４が高分解能の相補系列であるので、相関結果の和は、テスト中のシステム１０の増幅された高分解能応答を表わすであろう。

低分解能のシステム応答データは、ファイバ、例えば図１の中のファイバ２９の全長による損失を示し、また、高分解能のシステム応答データは、中継器またはファイバの不連続部分により生成された変化のような局所的な変化を示すであろう。フル分解能のシステム応答データは、低分解能のシステム応答データおよび高分解能のシステム応答データの和として計算することができる。
図５Ａ〜図５Ｃはそれぞれ、１５０ｋｍにわたって延在し、５０ｋｍの中継器間隔を有する例示的なシステムの例示的なシステム応答波形５００、５０２、５０４を示す。応答波形は、距離ｋｍに対して対数目盛りでプロットされる相対的なパワーｄＢで示され、図２Ａ〜図２Ｄで示されるテスト・コード系列を使用して得られた。図５Ａは、例示的なフル分解能のシステム応答波形を示す。図５Ｂは、例示的な低分解能のシステム応答波形を示し、図５Ｃは、例示的な高分解能のシステム応答波形を示す。

図５Ｂに示された低分解能のシステム応答は、上記したように、テスト信号としてＣＳ１およびＣＳ２を送信することにより得られたものである。また、図５Ｃに示された高分解能のシステム応答データは、上記したように、テスト信号としてＣＳ２およびＣＳ３を送信することに得られたものである。図５Ａに示されたフル分解能のシステム応答は、低分解能のシステム応答データおよび高分解能のシステム応答データの和として計算された。

例えば図５Ｂに示されるように、低分解能のシステム応答データは、全体的なシステム損失を特徴とするであろう。グラフ５０２の部分５０６は、５０ｋｍの増幅器と１００ｋｍの増幅器との間のレーリー後方散乱に関連する損失を示す。低分解能のシステム応答は、後方散乱または増幅器機能の変化を検知する際に有用であろう。図５Ｃに示される高分解能のシステム応答データは、局所的な変化を特徴とするであろう。グラフ５０４の部分５０８は、例えば、８０ｋｍの距離で０．２ｄＢの過剰なファイバ損失をはっきりと示す。このファイバ損失不連続性は、図５Ｂの低分解能のシステム応答データでは、直ちに明白とはいえない。図５Ａは、低分解能のシステム応答と高分解能のシステム応答との組合せであり得るフルシステム応答を示す。部分５１０は、システムの全体的なシステム応答とシステムの局所的な変化の双方を示している。繰り返すと、テスト信号は相補コード系列の集合から抽出されるので、ユーザは、低分解能テスト信号および高分解能テスト信号の双方を送信してフル応答データを得るか、或いは、低分解能テストデータまたは高分解能テストデータの何れかのみを送信すると決定するであろう。

図６は、本開示に係る例示的な１つのＯＴＤＲプロセス６００のブロック的なフローチャートである。様々な実施形態を記述するために本明細書で使用されるブロック的なフローチャートはそれぞれ、一連の特定のステップを含んでいる。しかし、一連のステップは、本明細書で記述される一般的な機能が単にどのように実行され得るかの例を示すものであることを理解すべきである。更に、各一連のステップは、そうではないと記述しない限りは、示した順にステップを実行しなければならないものではない。

図６に示す例示的な実施形態では、相補テスト系列の１つ以上の集合が定義されるであろう（６０２）。テスト系列の選択された部分集合が送信されるであろう（６０４）、また、システム応答波形が計算され、表示されるであろう。選択されたテスト系列の送信の結果として所望の分解能が達成されない場合には、テスト系列の追加の集合が送信され、また、システム応答波形が計算され、表示されるであろう（６０６）。

本明細書で記述されたＯＴＤＲ装置の機能は、例えば、コード処理装置７２および／またはコード生成器１４１のような計算機システム上で実行される１つ以上のコンピュータ・プログラムあるいはアプリケーションを使用して、実行することができる。そのようなコンピュータ・プログラムまたはアプリケーションは、プロセッサーによる実行のために、メモリ７１または他のコンピュータ読込み可能な媒体（例えばハードディスク、ＣＤＲｏｍ、システム・メモリ、光メモリなど）に保存されてもよい。そのようなコンピュータ・プログラム製品は、コンピュータ読込み可能なリムーバブル媒体（例えば、ディスケット、ＣＤ−ＲＯＭ）として流通されるか、（例えばシステムＲＯＭあるいは固定ディスク内に）予めシステムにプレインストールされるか、或いは、ネットワーク（例えばインターネットまたはワールド・ワイド・ウェブ）上で、サーバまたは電子掲示板から流通されることが予測される。当業者は、ＯＴＤＲ装置の機能が、ハードウェア、ソフトウェア、および／または、ファームウェアのいかなる組合せを使用しても，そのような機能を提供できるように実行されることを認識するであろう。

本明細書に記述されかつその幾つかが本発明を用いる実施形態は、例示の目的で説明されたものであり、限定を目的としてはいない。当業者にとって直ちに明らかとなる他の多くの実施形態が、本発明の原理および範囲から逸脱することなく作成されるであろう。

１２：コード生成器
１４：レーザ送信器
２２：相関システム
７１：メモリ
７２：コード処理装置
２６：フィルタ
７４：要素管理システム
８０：ユーザ・インターフェイス

Claims (20)

1. 第１の周波数で最大値を持つ第１の周波数スペクトルをそれぞれが有する複数の第１の分解能コード系列と、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数で最大値を持つ第２の周波数スペクトルをそれぞれが有する複数の第２の分解能コード系列とを含む規定の相補コード系列の集合を生成し、該相補コード系列の集合を第１の分解能テスト信号として供給して光通信システムで送信するように構成されたコード生成器；および
   前記光通信システムから前記第１の分解能テスト信号の反射部分を第１の反射分解能テスト信号として受信し、前記第１の分解能コード系列および前記第１の反射分解能テスト信号から第１の分解能のシステム応答データを供給するように構成された相関器；
   を備えた光学時間領域反射率測定システムであって、
   前記コード生成器は、前記第２の分解能コード系列を第２の分解能テスト信号として供給し前記光通信システムで送信するように構成されており、
   前記相関器は、前記光通信システムから前記第２の分解能機能テスト信号の反射部分を第２の反射分解能テスト信号として受信し、前記第２の分解能コード系列および前記第２の反射分解能テスト信号から第２の分解能のシステム応答データを供給するように構成されたことを特徴とする光学時間領域反射率測定システム。
2. 前記相関器が、前記第１の分解能のシステム応答データおよび前記第２の分解能のシステム応答データから第３の分解能のシステム応答データを供給するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の光学時間領域反射率測定システム。
3. 更に、ユーザ・インターフェイスを備え、前記コード生成器が、該ユーザ・インターフェイスからの入力に応答して、前記第１の分解能テスト信号または前記第２の分解能テスト信号として、それぞれ前記第１の分解能コード系列または前記第２の分解能コード系列を選択的に出力するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の光学時間領域反射率測定システム。
4. 前記第１の周波数が前記第２の周波数よりも低い周波数であることを特徴とする請求項１に記載の光学時間領域反射率測定システム。
5. 前記第１の分解能コード系列の少なくとも１つが、第１のコード系列とインターリーブされた前記第１のコード系列を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学時間領域反射率測定システム。
6. 前記第２の分解能コード系列の少なくとも１つが、第１のコード系列の否定とインターリーブされた前記第１のコード系列を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学時間領域反射率測定システム。
7. 前記第１の分解能コード系列の１つが第１のコード系列とインターリーブされた前記第１のコード系列を含み、前記第１の分解能コード系列の別の１つが、第２のコード系列とインターリーブされた前記第２のコード系列を含み、
   前記第２の分解能コード系列の１つが、前記第１のテスト・コード系列の否定とインターリーブされた前記第１のコード系列を含み、前記第２の分解能コード系列の別の１つが、前記第２のコード系列の否定とインターリーブされた前記第２のコード系列を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学時間領域反射率測定システム
8. 前記第１および第２のコード系列がＧｏｌａｙ系列であることを特徴とする請求項７に記載の光学時間領域反射率測定システム。
9. 前記コード生成器が、規定の相補コード系列の複数の異なる集合を生成するように構成され、該規定の相補コード系列の複数の異なる集合が相互に直交することを特徴とする請求項１に記載の光学時間領域反射率測定システム。
10. 第１の方向に信号を伝送する第１の光ファイバ経路；
    前記第１の方向と反対の第２の方向に信号を伝送する第２の光ファイバ経路；
    前記第１の光ファイバ経路に連結され、それぞれが前記第２の光ファイバ経路に連結された関連する光学時間領域反射率測定（ＯＴＤＲ）経路を有する複数の中継器；
    第１の周波数で最大値を持つ第１の周波数スペクトルをそれぞれが有する複数の第１の分解能コード系列と、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数で最大値を持つ第２の周波数スペクトルをそれぞれが有する複数の第２の分解能コード系列とを含む規定の相補コード系列の集合を生成し、該規定の相補コード系列の集合を第１の分解能テスト信号として供給し前記第１の光ファイバ経路で送信するように構成されたコード生成器；および
    前記第２の光ファイバ経路から前記第１の分解能機能テスト信号の反射部分を第１の反射分解能テスト信号として受信し、前記第１の分解能コード系列および前記第１の反射分解能テスト信号から第１の分解能のシステム応答データを供給するように構成された相関器；
    を備えた光通信システムであって、
    前記コード生成器は、前記第２の分解能コード系列を第２の分解能テスト信号として供給し前記第１の光ファイバ経路で送信するように構成され、
    前記相関器は、前記第２の光ファイバ経路から前記第２の分解能機能テスト信号の反射部分を第２の反射分解能テスト信号として受信し、前記第２の分解能コード系列および前記第２の反射分解能テスト信号から第２の分解能のシステム応答データを供給するように構成されたことを特徴とする光通信システム。
11. 前記相関器が、前記第１の分解能のシステム応答データおよび前記第２の分解能のシステム応答データから第３の分解能のシステム応答データを供給するように構成されたことを特徴とする請求項１０に記載の光通信システム。
12. 更に、ユーザ・インターフェイスを備え、前記コード生成器が、該ユーザ・インターフェイスからの入力に応答して、前記第１の分解能テスト信号または前記第２の分解能テスト信号として、それぞれ前記第１の分解能コード系列または前記第２の分解能コード系列を選択的に出力するように構成されたことを特徴とする請求項１０に記載の光通信システム。
13. 前記第１の周波数が前記第２の周波数よりも低い周波数であることを特徴とする請求項１０に記載の光通信システム。
14. 前記第１の分解能コード系列の少なくとも１つが、第１のコード系列とインターリーブされた前記第１のコード系列を含むことを特徴とする請求項１０に記載の光通信システム。
15. 前記第２の分解能コード系列の少なくとも１つが、第１のコード系列の否定とインターリーブされた前記第１のコード系列を含むことを特徴とする請求項１に記載の光通信システム。
16. 前記第１の分解能コード系列の１つが第１のコード系列とインターリーブされた前記第１のコード系列を含み、前記第１の分解能コード系列の別の１つが、第２のコード系列とインターリーブされた前記第２のコード系列を含み、
    前記第２の分解能コード系列の１つが、前記第１のテスト・コード系列の否定とインターリーブされた前記第１のコード系列を含み、前記第２の分解能コード系列の別の１つが、前記第２のコード系列の否定とインターリーブされた前記第２のコード系列を含むことを特徴とする請求項１０に記載の光通信システム
17. 前記第１および第２のコード系列がＧｏｌａｙ系列であることを特徴とする請求項１６に記載の光通信システム。
18. 前記コード生成器が、規定の相補コード系列の複数の異なる集合を生成するように構成され、該規定の相補コード系列の複数の異なる集合が相互に直交することを特徴とする請求項１０に記載の光通信システム。
19. それぞれが第１の周波数スペクトルを有する複数の第１の分解能コード系列とそれぞれが第２の周波数スペクトルを有する複数の第２の分解能を含む相補コード系列の集合であって、前記第１の周波数スペクトルが第１の周波数で最大値を持ち、前記第２の周波数スペクトルが第１の周波数とは異なる第２の周波数で最大値を持つ相補コード系列の集合を定義するステップ；
    前記光通信システムで前記第１の分解能コード系列を第１の分解能テスト信号として送信するステップ；
    前記光通信システムから第１の分解能テスト信号として第１の分解能テスト信号の反射部分を受信するステップ；および
    前記第１の分解能コード系列および前記第１の反射分解能テスト信号から第１の分解能のシステム応答データを抽出するステップ；
    を有することを特徴とする光通信システムにおける時間領域反射率測定方法。
20. 第２の分解能テスト信号として第２の分解能コード系列を前記光通信システムで送信するステップ；
    第２の反射分解能テスト信号として前記第２の分解能テスト信号の反射部分を前記光通信システムから受信するステップ；および
    前記第２の分解能コード系列および前記第２の反射分解能テスト信号から第２の分解能のシステム応答データを抽出するステップ；
    を更に有することを特徴とする請求項１９に記載の方法。

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