JP2011077586A

JP2011077586A - 異常予知回路、方法、及び、プログラム

Info

Publication number: JP2011077586A
Application number: JP2009223917A
Authority: JP
Inventors: Rintaro Nomura; 林太郎野村
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2011-04-14

Abstract

【課題】異常発生前に、異常発生を予知できる異常予知回路を提供する。
【解決手段】受信パワーモニタ回路１０は、周期的に、対向する光送信器から送信された信号の受信パワーを測定する。判定回路２０は、測定された受信パワーの時間経過に対する変化に基づいて、対向する光送信器にて異常が発生している可能性があるか否かを判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、異常予知回路、方法、及び、プログラムに関し、更に詳しくは、受信信号レベルに基づいて異常発生の有無を検知する異常予知回路、方法、及び、プログラムに関する。

一般に、光通信システムは、送信機能を有する光モジュールと、受信機能を有する光モジュールと、光ファイバなどの光通信路から成る。特許文献１は、光通信のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）における障害監視方式が記載された文献である。図９は、特許文献１に記載の障害監視装置を示している。光スターカプラ２２１は、各局から送信用光ファイバ２２２を用いて送信された光信号を、受信用光ファイバ２２３に分配する。受光素子２０１は、光ファイバを用いて伝送された信号を受信する。アンプ２０２は、受光素子２０１の出力を増幅する。

低減フィルタアンプ２０３は、アンプ２０２の出力から、各局の送信信号レベルを検知する。Ａ／Ｄ変換回路２０８は、サンプルホールド回路２０７を介して各局の送信信号レベルを入力し、送信信号レベルをデジタル変換する。インタフェース回路２０９は、Ａ／Ｄ変換回路２０８にてデジタル信号に変換された対向局からの送信信号レベルを、ローカルバス２１０へ出力する。マイクロプロセッサ２１５は、ローカルバス２１０を介して、送信信号レベルを取り込む。マイクロプロセッサ２１５は、取り込んだ送信信号レベルをメモリ２１６に格納する。

マイクロプロセッサ２１５は、正常信号レベル設定要求を受けると、５回分の送信信号レベルの平均値を計算する。マイクロプロセッサ２１５は、計算した平均値を、正常な送信信号レベルとして、メモリ２１６に格納する。その後、マイクロプロセッサ２１５は、メモリ２１６に格納された正常送信信号レベルと、インタフェース回路２０９から取り込んだ送信信号レベルとを比較する。マイクロプロセッサ２１５は、比較結果に応じて、送信信号レベルが正常であるか否かを判断する。マイクロプロセッサ２１５は、異常であると判断すると、ローカルバス２１０に接続されたインタフェース回路２１７を通じ、監視番などへ警報信号を出力する。

特開平１−１７０２４３号公報

特許文献１に記載の障害監視装置は、送信信号レベルが正常レベルの範囲から外れたときに、異常を検出している。従って、特許文献１に記載の障害監視装置が異常を検出した時点では、既に異常が発生している。すなわち、特許文献１に記載の障害監視装置は、異常発生後にしか、異常を検出することができない。異常発生後に異常を検出する場合、原因解析後、対策が取られるまではネットワークを復旧することができず、異常発生からネットワーク復旧までの間は、ネットワークを利用することができない。更に、特許文献１に記載の障害監視装置は、受信レベルを見て、正常範囲か否かを判断するのみであるので、通信経路に起因する障害か、光送信器の問題かを切り分けることができない。

本発明は、上記に鑑み、対向する光送信器での異常発生を、異常発生前に予知することができる異常予知回路、方法、及び、プログラ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、本発明は、対向する光送信器から送信された信号の受信パワーを周期的に測定する受信パワーモニタ回路と、前記測定された受信パワーの時間経過に対する変化に基づいて、前記光送信器にて異常が発生している可能性があるか否かを判定する判定回路とを備える異常予知回路を提供する。

本発明は、対向する光送信器から送信された信号の受信パワーを周期的に測定し、前記測定された受信パワーの時間経過に対する変化に基づいて、前記光送信器にて異常が発生している可能性があるか否かを判定する異常予知方法を提供する。

本発明は、コンピュータに、対向する光送信器から送信された信号の受信パワーを周期的に測定する処理と、前記測定された受信パワーの時間経過に対する変化に基づいて、前記光送信器にて異常が発生している可能性があるか否かを判定する処理とを実行させるプログラムを提供する。

本発明は、対向する光送信器から送信された光信号を電気信号に変換する受信回路と、前記受信回路が変換した電気信号に基づいて、前記対向する光送信器から送信された光信号の受信パワーを測定する受信パワーモニタ回路と、前記測定された受信パワーの時間経過に対する変化に基づいて、前記光送信器にて異常が発生している可能性があるか否かを判定する判定回路とを備える光モジュールを提供する。

本発明の異常予知回路、方法、及び、プログラムは、対向する光送信器での異常発生を、異常発生前に予知することができる。

本発明の異常予知回路を示すブロック図。本発明の一実施形態の異常予知回路を含む光モジュールを示すブロック図。受信パワーモニタ回路のモニタ値を示すプロット図。モニタ値の平均値の例を示すグラフ。（ａ）〜（ｃ）は、判定例を示すグラフ。動作手順を示すフローチャート。本発明の一実施形態の変形例の異常予知回路を含む光モジュールを示すブロック図。複数の測定期間を設けた場合のモニタ値と平均値とを示すグラフ。特許文献１に記載の障害監視装置を示すブロック図。

本発明の実施の形態の説明に先立って、本発明の概要について説明する。図１は、本発明の異常予知回路を示している。異常予知回路は、最小構成として、受信パワーモニタ回路１０と、判定回路２０とを備える。受信パワーモニタ回路は、周期的に、対向する光送信器から送信された信号の受信パワーを測定する。判定回路２０は、受信パワーモニタ回路で測定された受信パワーの時間経過に対する変化に基づいて、対向する光送信器にて異常が発生している可能性があるか否かを判定する。

受信パワーをしきい値処理し、受信パワーが正常範囲内に収まっているか否かを判定する方式では、実際に受信パワーが異常値になるまで、つまり、対向する光送信器で異常が発生するまで、異常を検出することはできない。本発明の異常予知回路は、受信パワーの時間経過に対する変化に基づいて異常判定を行うので、実際にはまだ受信パワーが正常な範囲にあるときでも、対向する光送信器での異常発生を予知できる。すなわち、対向する光送信器での異常発生を、光送信器が異常状態となる前の段階で予知できる。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図２は、本発明の一実施形態の異常予知回路を含む光モジュールを示している。光モジュールは、受信機能を有する。光モジュールは、光検出器（ＰＤ：Photo Detector）１０１、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ：Transimpedance. Amplifier）１０２、リミッティングアンプ（ＬＩＭ：LIMiting amplifier）１０３、受信パワーモニタ回路１０４、判定回路１０５、及び、メモリ１０６を有する。

光検出器１０１は、伝送路を介して受信した光信号を電流信号に変換する。光検出器１０１は、光信号の受信パワーに応じた電流値の電流信号を出力する。トランスインピーダンスアンプ１０２は、電流信号を電圧信号に変換する。リミッティングアンプ１０３は、トランスインピーダンスアンプ１０２の出力を増幅し、主信号として出力する。光検出器１０１、トランスインピーダンスアンプ１０２、及び、リミッティングアンプ１０３は、対向する光送信器から送信された光信号を電気信号に変換する受信回路に相当する。

受信パワーモニタ回路１０４、及び、判定回路１０５は、異常予知回路を構成する。受信パワーモニタ回路１０４は、定期的に、光検出器１０１の電流値を取り込み、対向する光送信器から送信された光信号の受信パワーを測定する。受信パワーモニタ回路１０４は、測定した受信パワーに応じた値（電流値）をメモリ１０６に継続的に記録する。また、受信パワーモニタ回路１０４は、所定時間幅の測定期間ごとに、電流値の平均値を求める。

判定回路１０５は、受信パワーモニタ回路１０４で測定された受信パワーの時間経過に対する変化に基づいて、対向する光送信器にて異常が発生している可能性があるか否かを判定する。判定回路１０５は、受信パワーが、時間経過に対して増加傾向にあるか否か、又は、減少傾向にあるか否かを判断する。判定回路１０５は、受信パワーが時間経過に対して増加傾向又は減少傾向にあると判断すると、対向する光送信器にて異常が発生している可能性があると判定する。判定回路１０５は、異常が発生している可能性があると判定すると、アラームを出力する。受信パワーモニタ回路１０４及び判定回路１０５の機能は、例えば、プロセッサ（コンピュータ）が所定のプログラムに従って処理を実行することで実現できる。

図３は、受信パワーのモニタ結果を示している。横軸は時間を表し、縦軸は電流値（モニタ値）を表している。光検出器１０１の電流値は、対向する光送信器の光出力変動に応じて変動する。この変動は、対向する送信器の温度依存特性や、レーザダイオードの劣化などに起因して発生する。

図４は、平均値の演算例を示している。受信パワーモニタ回路１０４は、モニタ値を、所定の時間間隔で区切り、各区間におけるモニタ値の平均値を計算する。すなわち、受信パワーモニタ回路１０４は、モニタ値を、区間１、区間２、・・・、区間ｎ（ｎは２以上の整数）に区切り、区間１〜区間ｎのそれぞれについてモニタ値の平均値を計算する。図４では、各区間における平均値を○で示している。

判定回路１０５は、測定区間ごとの電流値の平均値の時間経過に対する変化を調べる。判定回路１０５は、例えば、直近の少なくとも３つの測定区間における平均値の変化に基づいて、電流値が増加傾向にあるか、減少傾向にあるか、又は、横ばい傾向にあるかを判定する。

判定回路１０５は、例えば、直近の測定区間を区間ｎとして、区間ｎにおける平均値が区間ｎ−１における平均値よりも大きく、かつ、区間ｎ−１における平均値が区間ｎ−２における平均値よりも大きいとき、電流値が増加傾向にあると判定する。或いは、判定回路１０５は、区間ｎにおける平均値と区間ｎ−１における平均値との平均が、区間ｎ−２における平均値と区間ｎ−１における平均値との平均よりも大きいとき、電流値が増加傾向にあると判定してもよい。判定に用いる測定区間が多いほど、判定の精度が向上することを期待できる。なお、判定回路１０５が行う判定の手法は、特に上記したものには限定されるわけではない。

図５（ａ）〜（ｃ）は、判定例を示している。図５（ａ）は、電流値が正常なときの電流値の平均値の変化を示している。この例では、電流値の平均値は、多少の変動はあるものの、全体として見れば、平均値は横ばいで、増加も減少もしていないと判断できる。判定回路１０５は、平均値が図５（ａ）に示すように変化する場合は、対向する光送信器は正常に動作していると判定する。

図５（ｂ）は、電流値が減少傾向にあるときの電流値の平均値の変化を示している。この例では、電流値の平均値は変動しつつ、全体的に見て、時間経過共に減少していっている。判定回路１０５は、平均値が図５（ｂ）に示すように減少傾向にある場合は、時間変化に対する平均値の減少の割合を求め、減少割合が所定のしきい値以上であるか否かを判断する。判定回路１０５は、減少割合がしきい値以上であると判断すると、対向する光送信器に異常が発生する可能性があると判定する。

図５（ｃ）は、電流値が増加傾向にあるときの電流値の平均値の変化を示している。この例では、電流値の平均値は変動しつつ、全体的に見て、時間経過とともに増加していっている。判定回路１０５は、平均値が図５（ｃ）に示すように増加傾向にある場合は、時間変化に対する平均値の増加の割合を求め、増加割合が所定のしきい値以上であるか否かを判断する。判定回路１０５は、増加割合がしきい値以上であると判断すると、対向する光送信器に異常が発生する可能性があると判定する。

図６は、動作手順を示している。光検出器１０１は、伝送路を介して対向する光送信器からの光信号を電流信号に変換する。受信パワーモニタ回路１０４は、光検出器１０１の電流値を取り込み、光信号の受信パワー（電流値）を測定する（ステップＳ１）。受信パワーモニタ回路１０４は、測定した電流値をメモリ１０６に記録する。受信パワーモニタ回路１０４は、メモリ１０６から測定した電流値を読み出し、測定期間ごとの平均値を計算する（ステップＳ２）。なお、受信パワーモニタ回路１０４は、平均値に代えて、測定期間内の電流値の総和を計算してもよい。

判定回路１０５は、受信パワーモニタ回路１０４から、電流値の平均値を入力する。判定回路１０５は、平均値の経過時間に対する変化に基づいて、電流値が増加傾向又は減少傾向にあるか否かを判断する（ステップＳ３）。なお、ここでは、判定回路１０５は、平均値が時間経過に対して変化しているか否かを判断するとしたが、これに代えて、受信パワーのモニタ値（図３）を用い、全体的に見て、受信パワーが増加傾向にあるのか、或いは、減少傾向にあるのかを判断してもよい。

判定回路１０５は、電流値が増加傾向又は減少傾向にあると判断したときは、その増加又は減少の割合を調べる。判定回路１０５は、増加又は減少の割合が高いときは、アラームを出力する（ステップＳ４）。アラーム出力後、受信パワーモニタ回路１０４は、継続して受信パワーのモニタを行い、測定した電流値をメモリ１０６に記録する（ステップＳ５）。判定回路１０５が電流値が増加傾向又は減少傾向にないと判断したときは、ステップＳ３からステップＳ１に戻る。

本実施形態では、受信パワーモニタ回路１０４は、対向する光送信器から送信された光信号の受信パワーに対応する電流値を測定し、判定回路１０５は、測定された電柱値の時間経過に対する変化に基づいて、対向する光送信器にて異常が発生している可能性があるか否かを判定する。本実施形態では、電流値そのものをしきい値処理して、電流値が異常判定ラインを越えたか否かを判定するのではなく、電流値の時間経過に対する変化に基づいて、異常か否かの判定を行っている。電流値が正常範囲内にあるときでも、電流値が増加傾向又は減少傾向にあるときは、その後、電流値が正常範囲から外れることになると考えられる。本実施形態では、電流値の時間経過に対する変化に基づいて異常判定を行うので、実際にはまだ電流値が正常な範囲にあるときでも、対向する光送信器での異常発生を予知できる。すなわち、対向する光送信器での異常発生を、光送信器が異常状態となる前の段階で早期に予知することができる。

受信パワーモニタ回路１０４は、判定回路１０５が異常が発生している可能性があると判定した後も、電流値の測定結果を継続してメモリ１０６に記録していく。判定回路１０５が異常判定を行った後に、実際に対向する光送信器に異常が生じ、光送信器が正しく光信号を送信できなくなったとする。受信パワーモニタ回路１０４が、異常判定後の電流値をメモリ１０６に記録する構成を採用する場合、異常判定後、光送信器が不能になるまでの間の光信号の受信パワーの挙動をモニタすることが可能になる。

なお、図２では、受信パワーモニタ回路１０４は、光検出器１０１の電流値を光信号の受信パワーとして測定したが、光受信パワーは、光検出器１０１の電流値には限定されない。図７は、変形例の光モジュールを示している。受信パワーモニタ回路１０４は、トランスインピーダンスアンプ１０２の出力電圧を取り込み、出力電圧を測定する。トランスインピーダンスアンプ１０２の出力電圧は、光検出器１０１が出力する電流信号に応じた値であり、トランスインピーダンスアンプ１０２の出力電圧から、光信号の受信パワーの測定が可能である。

受信パワーモニタ回路１０４は、複数の測定期間を設け、複数の測定期間でモニタ値の平均値を計算してもよい。図８は、複数の測定期間を設けた場合のモニタ値と平均値とを示している。受信パワーモニタ回路１０４は、測定区間Ａにおけるモニタ値の平均値を計算すると共に、測定区間Ａよりも時間幅が長い測定区間Ｂにおけるモニタ値の平均値も計算する。図８では、測定区間Ａ（Ａ１〜Ａ１０）における平均値を○で表し、測定区間Ｂ（Ｂ１〜Ｂ３）における平均値を□で表している。図８の例では、測定区間Ｂの時間幅は、測定区間Ａの時間幅の４倍である。時間幅が長い測定区間Ｂの平均値からは、光信号の受信パワーの長期的な傾向をつかむことができる。

判定回路１０５は、測定区間Ａの平均値の時間経過に対する変化に基づいて、短期的な傾向から異常判定を行うことができ、また、測定区間Ｂの平均値の時間経過に対する変化に基づいて、長期的な傾向から、異常判定を行ってもよい。また、判定回路１０５は、短期的な傾向と、長期的な傾向とを組み合わせて、異常判定を行ってもよい。判定回路１０５は、アラーム出力に、どちらの測定区間から異常が検出されたかを示す情報を含めることもできる。測定区間を複数設け、そのそれぞれで平均値を求めることで、短期と長期の傾向を取得でき、より正確な異常判定が可能になる。例えば、図８では、測定区間Ｂにおける平均値の変化から、受信パワーが増加傾向にあると判断できる。このとき、測定区間Ａにおける平均値の変化をみると、測定期間Ａ７以降で変動が大きくなっていることを認識することができる。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明の異常予知回路、光ジュール、異常予知方法、及び、プログラムは、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。

１０、１０４：受信パワーモニタ回路
２０、１０５：判定回路
１０１：光検出器
１０２：トランスインピーダンスアンプ
１０３：リミッティングアンプ
１０６：メモリ

Claims

対向する光送信器から送信された信号の受信パワーを周期的に測定する受信パワーモニタ回路と、
前記測定された受信パワーの時間経過に対する変化に基づいて、前記光送信器にて異常が発生している可能性があるか否かを判定する判定回路とを備える異常予知回路。
前記判定回路は、前記受信パワーが、時間経過に対して増加傾向又は減少傾向にあるか否かを判断し、前記受信パワーが増加傾向又は減少傾向にあると判断すると、前記光送信器にて異常が発生している可能性があると判定する、請求項１に記載の異常予知回路。
前記判定回路は、前記受信パワーが時間経過に対して増加傾向又は減少傾向にあると判断すると、更に前記受信パワーの時間経過に対する変化の割合が所定のしきい値以上であるか否かを判断し、前記受信パワーの時間経過に対する変化の割合が所定のしきい値以上であると判断すると、前記光送信器にて異常が発生している可能性があると判定する、請求項２に記載の異常予知回路。
前記受信パワーモニタ回路は、所定時間幅の測定区間ごとに前記受信パワーの平均値を求め、前記判定回路は、前記測定区間ごとの前記受信パワーの平均値の時間経過に対する変化に基づいて、前記光送信器にて異常が発生している可能性があるか否かを判定する、請求項１乃至３の何れか一に記載の異常予知回路。
前記判定回路は、少なくとも３つの測定区間における前記受信パワーの平均値の時間経過に対する変化に基づいて、前記光送信器にて異常が発生している可能性があるか否かを判定する、請求項４に記載の異常予知回路。
前記受信パワーモニタ回路は、前記判定回路が異常が発生している可能性があると判定した後の前記受信パワーの測定結果をメモリに記録する、請求項１乃至５の何れか一に記載の異常予知回路。
対向する光送信器から送信された光信号を電気信号に変換する受信回路と、
前記受信回路が変換した電気信号に基づいて、前記対向する光送信器から送信された光信号の受信パワーを測定する受信パワーモニタ回路と、
前記測定された受信パワーの時間経過に対する変化に基づいて、前記光送信器にて異常が発生している可能性があるか否かを判定する判定回路とを備える光モジュール。
対向する光送信器から送信された信号の受信パワーを周期的に測定し、
前記測定された受信パワーの時間経過に対する変化に基づいて、前記光送信器にて異常が発生している可能性があるか否かを判定する異常予知方法。
前記判定では、前記受信パワーが、時間経過に対して増加傾向又は減少傾向にあるか否かを判断し、前記受信パワーが増加傾向又は減少傾向にあると判断すると、前記光送信器にて異常が発生している可能性があると判定する、請求項８に記載の異常予知方法。
前記判定では、前記受信パワーが時間経過に対して増加傾向又は減少傾向にあると判断すると、更に前記受信パワーの時間経過に対する変化の割合が所定のしきい値以上であるか否かを判断し、前記受信パワーの時間経過に対する変化の割合が所定のしきい値以上であると判断すると、前記光送信器にて異常が発生している可能性があると判定する、請求項９に記載の異常予知方法。
前記受信パワーの測定では、所定時間幅の測定区間ごとに前記受信パワーの平均値を求め、前記判定では、前記測定区間ごとの前記受信パワーの平均値の時間経過に対する変化に基づいて、前記光送信器にて異常が発生している可能性があるか否かを判定する、請求項８乃至１０の何れか一に記載の異常予知方法。
前記判定では、少なくとも３つの測定区間における前記受信パワーの平均値の時間経過に対する変化に基づいて、前記光送信器にて異常が発生している可能性があるか否かを判定する、請求項１１に記載の異常予知方法。
更に、前記判定で、前記対向する光送信器にて異常が発生している可能性があると判定した後に、前記受信パワーを測定し、該測定結果をメモリに記録する、請求項８乃至１２の何れか一に記載の異常予知方法。
コンピュータに、
対向する光送信器から送信された信号の受信パワーを周期的に測定する処理と、
前記測定された受信パワーの時間経過に対する変化に基づいて、前記光送信器にて異常が発生している可能性があるか否かを判定する処理とを実行させるプログラム。
前記判定する処理では、前記受信パワーが、時間経過に対して増加傾向又は減少傾向にあるか否かを判断し、前記受信パワーが増加傾向又は減少傾向にあると判断すると、前記光送信器にて異常が発生している可能性があると判定する、請求項８に記載のプログラム。
前記判定する処理では、前記受信パワーが時間経過に対して増加傾向又は減少傾向にあると判断すると、更に前記受信パワーの時間経過に対する変化の割合が所定のしきい値以上であるか否かを判断し、前記受信パワーの時間経過に対する変化の割合が所定のしきい値以上であると判断すると、前記光送信器にて異常が発生している可能性があると判定する、請求項１５に記載のプログラム。
前記受信パワーを測定する処理では、所定時間幅の測定区間ごとに前記受信パワーの平均値を求め、前記判定する処理では、前記測定区間ごとの前記受信パワーの平均値の時間経過に対する変化に基づいて、前記光送信器にて異常が発生している可能性があるか否かを判定する、請求項１４乃至１６の何れか一に記載のプログラム。
前記判定する処理では、少なくとも３つの測定区間における前記受信パワーの平均値の時間経過に対する変化に基づいて、前記光送信器にて異常が発生している可能性があるか否かを判定する、請求項１７に記載のプログラム。
前記コンピュータに、前記判定する処理で、前記対向する光送信器にて異常が発生している可能性があると判定した後に、更に、前記受信パワーを測定し、該測定結果をメモリに記録する処理を実行させる、請求項１４乃至１８の何れか一に記載のプログラム。