JP2013021664A - 光線路特性測定システム及び光線路特性測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、波長フィルタを用いることなく、背景光のある条件下でＯＴＤＲ測定を正常に行うことを目的とする。
【解決手段】本発明は、ＰＯＮと、波長フィルタ９４＿１〜９４＿Ｎ、９５と、ＯＴＤＲ１０１と、を備え、ＯＴＤＲ１０１が、波長フィルタ９４＿１〜９４＿Ｎ、９５の反射波長の光をランダム符号で変調した試験光を光カプラ９２に向けて入射し、試験光が波長フィルタ９４＿１〜９４＿Ｎ、９５又は光線路９１、９３＿１〜９３＿Ｎで反射又は散乱された戻り光を、波長フィルタを介さずに受光してランダム符号との相関処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ−Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）を用いた光線路特性測定システム及び光線路特性測定方法に関する。

光アクセスネットワークの現場では、多種多様な方式が用いられており、代表的なものにはＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＣＡＴＶの光アクセスネットワークがある。特にＰＯＮを採用した光アクセスネットワークでは、ＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）とＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）とで１対Ｎ（Ｎは正数）の構成を採っており、あるユーザの光ファイバ線路に不具合が発生した場合であっても他の正常なユーザの通信を阻害するわけにはいかないため、ＯＬＴ側からの信号を停止することはできない。

ＯＬＴ側からの信号光が光線路中に存在している状況でＯＴＤＲ試験を行うケースがある。こうしたケースでは、ＯＬＴ側からの信号光が背景光となってＯＴＤＲ試験に影響を及ぼすため、ＯＴＤＲ内部に、信号光をカットしかつＯＴＤＲ信号を透過する特性をもった波長フィルタを搭載し、ＯＴＤＲ測定を行う。

一方で、ＯＴＤＲ測定を行うための装置が提案されている（例えば、特許文献１乃至３参照。）。特許文献１のＯＴＤＲは、相関符号で変調された試験光を被測定光ファイバに入射し、後方散乱光である戻り光を受光する。このときに、試験光のパルス幅を被測定光ファイバの伝送路中の光増幅器の過渡応答の利得飽和時間より短くすることによって、信号光の伝送特性が劣化することを防ぐ。
特許文献２のＯＴＤＲは、擬似ランダム符号で変調した試験光を被測定光ファイバに入射し、その後方散乱光である戻り光を受光する。
特許文献３のＯＴＤＲは、２種のゴーレー符号を用いて変調した試験光を被測定光ファイバに入射し、その後方散乱光である戻り光を受光する。

特開２００４−３２４２０号公報 特開平９−２６３７６号公報 特開平４−５４４２９号公報

光アクセスネットワークでは多数の測定機会があるため、ＯＴＤＲを多く配備する必要があり、ＯＴＤＲに求められる低コスト化の要求は大きくなっている。しかし、ＯＴＤＲ内部に搭載されている波長フィルタは、それ自体が高額である上に搭載時のコストもかかるため、ＯＴＤＲのコスト低下を妨げる問題があった。さらに、波長フィルタを搭載すると、ＯＴＤＲの小型化が困難になる問題があった。

一方で、ＯＴＤＲの解像度を高めるためには微弱な信号を検出する必要があるため、高い増幅率で増幅しなければならない。このため、波長フィルタを用いずに増幅すると、背景光によって機器が飽和してしまい、正常に測定することが困難になる問題があった。

特許文献１では、試験光のパワーを低くしても信号対雑音比が劣化しないように相関符号で変調する旨の記載はあるが、波長の異なる戻り光と信号光とは波長フィルタを用いて分離している。
特許文献２では、雑音レベルの内からでも戻り光を見出すためにランダム符号で変調する旨の記載はあるが、インサービス時のＯＴＤＲ測定や戻り光と信号光との分離については考慮されていない。
特許文献３では、ダイナミックレンジを改良するためにゴーレー符号を用いて変調する旨の記載はあるが、インサービス時のＯＴＤＲ測定や戻り光と信号光との分離については考慮されていない。

これら特許文献１乃至３に記載されているように、従来は、波長の異なる戻り光と信号光とを分離する手段としては波長フィルタが用いられており、波長の異なる戻り光と信号光とを波長フィルタを用いずに分離する手段は提案されていない。このため、仮に特許文献１乃至３に記載された発明を組み合わせたとしても、波長フィルタを搭載することによって戻り光と信号光とを分離する発明しか構成することはできず、波長フィルタを搭載することによる問題を解決することはできなかった。

そこで、本発明は、波長フィルタを用いることなく、背景光のある条件下でＯＴＤＲ測定を正常に行うことを目的とする。

本願発明の光線路特性測定システムは、１本の光線路（９１）が光カプラ（９２）によって複数の光線路（９３＿１〜９３＿Ｎ）に分岐されたＰＯＮと、前記１本の光線路及び前記複数の光線路の端部に配置され、前記ＰＯＮで伝送される信号光を通過させて前記信号光以外の光を反射する波長フィルタ（９４＿１〜９４＿Ｎ、９５）と、前記１本の光線路及び前記複数の光線路の端部のいずれかに配置され、前記波長フィルタの反射波長の光をランダム符号で変調した試験光を前記光カプラに向けて入射し、前記試験光が前記波長フィルタ又は前記光線路で反射又は散乱された戻り光を、前記波長フィルタを介さずに受光して前記ランダム符号との相関処理を行うＯＴＤＲ（１０１）と、を備える。

本願発明の光線路特性測定システムは、ランダム符号で変調された試験光を用いるため、ＯＴＤＲにおいて、波長フィルタを用いて背景光を除去することなく、戻り光の受光信号から背景光による信号を除去することができる。これにより、本願発明の光線路特性測定システムは、波長フィルタを用いることなく、背景光のある条件下でＯＴＤＲ測定を正常に行うことができる。

本願発明の光線路特性測定システムでは、前記ＯＴＤＲは、前記１本の光線路の端部から前記複数の光線路の端部までの光線路を光が伝搬するのに要する時間以上の所定時間にわたる符号長を有するランダム符号で前記試験光を変調してもよい。
本発明により、戻り光の波形を、あるオフセットレベルを中心に周期的な波形にすることができる。これにより、戻り光を電気信号に変換後、ＡＣ結合することによって、背景光を除去することができる。

本願発明の光線路特性測定方法は、１本の光線路（９１）が光カプラ（９２）によって複数の光線路（９３＿１〜９３＿Ｎ）に分岐されたＰＯＮの前記１本の光線路及び前記複数の光線路の端部のいずれかから前記光カプラに向けて、前記１本の光線路及び前記複数の光線路の端部に配置された波長フィルタ（９４＿１〜９４＿Ｎ、９５）の反射波長の光をランダム符号で変調した試験光を入射する試験光入射手順と、前記試験光が前記波長フィルタ又は前記光線路で反射又は散乱された戻り光を、前記波長フィルタを介さずに受光して電気信号に変換する受光手順と、前記電気信号から前記ランダム符号による交流成分を抽出する周期信号抽出手順と、前記ランダム符号と前記周期信号との相関処理を行う相関処理手順と、を順に有する。

本願発明の光線路特性測定方法は、試験光入射手順においてランダム符号で変調された試験光を用いるため、受光手順において波長フィルタを用いて背景光を除去することなく、周期信号抽出手順及び相関処理手順において戻り光の受光信号から背景光による信号を除去することができる。これにより、本願発明の光線路特性測定方法は、波長フィルタを用いることなく、背景光のある条件下でＯＴＤＲ測定を正常に行うことができる。

本願発明の光線路特性測定方法では、前記試験光入射手順において、前記１本の光線路の端部から前記複数の光線路の端部までの光線路を光が伝搬するのに要する時間以上の所定時間にわたる符号長を有するランダム符号で前記試験光を変調してもよい。
本発明により、戻り光の波形を、あるオフセットレベルを中心に周期的な波形にすることができる。これにより、戻り光を電気信号に変換後、ＡＣ結合することによって、背景光を除去することができる。

本発明によれば、本願発明の光線路特性測定システム及び光線路特性測定方法は、波長フィルタを用いることなく、背景光のある条件下でＯＴＤＲ測定を正常に行うことができる。

本実施形態に係る光線路特性測定システムの一例を示す。 本実施形態に係るＯＴＤＲの一例を示す。 ランダム符号で変調された試験光の一例を示す。 被測定光ファイバの特性の一例を示す。 受光器１６から出力される電気信号の一例を示す。 相関器２０からの出力波形の一例を示す。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

図１に、本実施形態に係る光線路特性測定システムの一例を示す。本実施形態に係る光線路特性測定システムは、ＰＯＮと、波長フィルタ９４＿１〜９４＿Ｎと、波長フィルタ９５と、ＯＴＤＲ１０１と、を備える。ＰＯＮは、１本の光線路９１が光カプラ９２によって複数の光線路９３＿１〜９３＿Ｎに分岐されている。これにより、ＯＬＴ９６と複数のＯＮＵ９７＿１〜９７＿Ｎとの間で通信を行う。波長フィルタ９４＿１〜９４＿Ｎ及び波長フィルタ９５は、光線路９１及び光線路９３＿１〜９３＿Ｎの端部に配置され、ＰＯＮで伝送される信号光Ｓ_Ｃを通過させて信号光Ｓ_Ｃ以外の光を反射する。

ＯＴＤＲ１０１は、光線路９１及び光線路９３＿１〜９３＿Ｎの端部のいずれかに配置され、波長フィルタ９４＿１〜９４＿Ｎ、９５の反射波長の光をランダム符号で変調した試験光を光カプラ９２に向けて入射する。そして、試験光が波長フィルタ９４＿１〜９４＿Ｎ、９５又は光線路９１、９３＿１〜９３＿Ｎで反射又は散乱された戻り光を、波長フィルタを介さずに受光してランダム符号との相関処理を行う。例えば、ＯＴＤＲ１０１は、光線路９３＿３に接続される。

図２に、本実施形態に係るＯＴＤＲの一例を示す。ＯＴＤＲは、ランダム符号発生器１１と、電流制御器１２と、光源１３と、光カプラ１４と、ポート１５と、受光器１６と、コンデンサ１７と、増幅器１８と、Ａ／Ｄコンバータ１９と、相関器２０と、を備える。本実施形態では、ポート１５が光線路９３＿３に接続され、波長フィルタ９５、光カプラ９２、光線路９３＿３及び光線路９１を含む被測定光ファイバの光ファイバ特性を測定する場合について説明する。

本実施形態に係る光線路特性測定方法は、試験光入射手順と、受光手順と、周期信号抽出手順と、相関処理手順と、を順に有する。

試験光入射手順では、光線路９３＿３のＯＮＵ９７＿３側の端部から光カプラ９２に向けて、試験光を入射する。具体的には、ランダム符号発生器１１は、ランダム符号を発生する。ランダム符号は、例えばＭ系列符号である。電流制御器１２は、ランダム符号発生器１１からのランダム符号に合わせて光源１３へ供給する電流を変化させる。光源１３は、例えばＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）であり、波長フィルタ９４＿１〜９４＿Ｎ、９５の反射波長である１．６５μｍの光を発生させる。また光源１３は、電流制御器１２からの電流に応じた出力強度で光を発生させて出射する。これにより、ランダム符号で変調した試験光を光源１３から出射させることができる。光カプラ１４は、試験光をポート１５に導く。これにより、試験光が光線路９３＿３に入射される。図３に、ランダム符号で変調された試験光の一例を示す。

ここで、本実施形態では、光源１３は、光線路９１のＯＬＴ９６側の端部から光線路９３＿３のＯＮＵ９７＿３側の端部までの光線路を光が伝搬するのに要する時間以上の所定時間にわたり連続して試験光を出力する。この光線路９１のＯＬＴ９６側の端部は波長フィルタ９５であってもよく、光線路９３＿３のＯＮＵ９７＿３側の端部は波長フィルタ９４＿３であってもよい。

この場合、ランダム符号発生器１１は、当該所定時間にわたる符号長を有するランダム符号を有する。例えば、ランダム符号の符号長Ｎは、パルス幅Ｐｗと被測定光ファイバ長Ｌ_{ｆｉｂｅｒ}と光ファイバ中の光の伝搬速度ｖを用いて次式で表される。
Ｎ＞（２／ｖ）・（Ｌ_{ｆｉｂｅｒ}／Ｐｗ）
ただし、Ｎは２^ｎ−１を満たす。
このため、本実施形態において被測定光ファイバ長Ｌ_{ｆｉｂｅｒ}が５００ｍであり、ランダム符号の１ｂｉｔのパルス幅Ｐｗが１０ｎｓｅｃである場合、符号長Ｎは５１１ｂｉｔ以上となる。

また、本実施形態では、ランダム符号発生器１１が当該所定時間にわたる符号長を有するランダム符号を４回連続して発生させ、光源１３が当該所定時間の４倍の時間にわたり連続して試験光を出力する。

受光手順では、試験光が波長フィルタ又は光線路で反射又は散乱された戻り光を、波長フィルタを介さずに受光して電気信号に変換する。具体的には、試験光は光カプラ９２を通過して光線路９１に入射され、波長フィルタ９５で反射される。ポート１５には、波長フィルタ９５、光カプラ９２、光線路９３＿３及び光線路９１を含む被測定光ファイバで反射又は散乱された戻り光が入射される。光カプラ１４は、戻り光を受光器１６に導く。受光器１６は、戻り光を受光し、電気信号に変換する。

被測定光ファイバからは、背景光及び出力したランダム符号に応じた後方散乱光が受光器１６で受光される。ランダム符号により変調された後方散乱光はあるレベルを中心に変調された信号となる。一方背景光は通信信号により変調されているが、ビットレートは光源１３の変調周波数に比べて非常に高いため、受光器１６で電気信号に変換する際にはＯＴＤＲの受信帯域に制限されることとなる。このため、被測定光ファイバが図４で示すような光ファイバ特性を有する場合、受光器１６から出力される電気信号は図５のようになる。

周期信号抽出手順では、電気信号からランダム符号による交流成分を抽出する。具体的には、コンデンサ１７を用いて受光器１６からの電気信号をＡＣ結合させ、背景光となる信号光Ｓ_Ｃを除去する。増幅器１８は、コンデンサ１７からのアナログ信号を増幅する。Ａ／Ｄコンバータ１９は、増幅器１８からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。

相関処理手順では、ランダム符号と周期信号との相関処理を行う。具体的には、相関器２０は、増幅器１８からのデジタル信号とランダム符号発生器１１からのランダム符号との相関をとる。

周期信号抽出手順において、低域の背景光はコンデンサ１７によりカットされることとなる。一部の変調された背景光は、ランダム符号により変調された後方散乱光と共にＡ／Ｄコンバータ１９によりデジタル信号に変換される。しかし、相関処理手順を行うため、デジタル信号とランダム符号発生器１１により発生されたランダム符号との相関を取得することにより、ランダム符号により変調された後方散乱光のみを取り出すことができる。この際に、一部の変調された背景光はランダム符号と相関をもたないため、相関を持つ後方散乱光特性のみが抽出されることとなる。このため、背景光が入った環境下であっても、背景光の影響なくＯＴＤＲ測定を行うことが可能となる。

図６に、相関器２０からの出力波形の一例を示す。ランダム符号を４回連続して発生させたうちの、最初と最後を除く２回において、図４に示す被測定光ファイバの特性が再現できている。このように、ランダム符号を３回以上連続して発生させた試験光を用いることにより、強い背景光が存在した場合であっても、ＡＣ結合した後に信号増幅を行うため、波長フィルタを用いずにインサービス時におけるＯＴＤＲ試験を行うことが可能となる。

なお、本実施形態では、ＯＮＵ側からＯＬＴ側に向けて試験光を入射する例について説明したが、ＯＬＴ側からＯＮＵ側に試験光を入射してもよい。この場合、光カプラ９２と波長フィルタ９５の間にＯＴＤＲ１０１を挿入する。

本発明は情報通信産業に適用することができる。

１１：ランダム符号発生器
１２：電流制御器
１３：光源
１４：光カプラ
１５：ポート
１６：受光器
１７：コンデンサ
１８：増幅器
１９：Ａ／Ｄコンバータ
２０：相関器
９１、９３＿１〜９３＿Ｎ：光線路
９２：光カプラ
９４＿１〜９４＿Ｎ、９５：波長フィルタ
１０１：ＯＴＤＲ
９６：ＯＬＴ
９７＿１〜９７＿Ｎ：ＯＮＵ

Claims (4)

1. １本の光線路（９１）が光カプラ（９２）によって複数の光線路（９３＿１〜９３＿Ｎ）に分岐されたＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ）と、
   前記１本の光線路及び前記複数の光線路の端部に配置され、前記ＰＯＮで伝送される信号光を通過させて前記信号光以外の光を反射する波長フィルタ（９４＿１〜９４＿Ｎ、９５）と、
   前記１本の光線路及び前記複数の光線路の端部のいずれかに配置され、前記波長フィルタの反射波長の光をランダム符号で変調した試験光を前記光カプラに向けて入射し、前記試験光が前記波長フィルタ又は前記光線路で反射又は散乱された戻り光を、前記波長フィルタを介さずに受光して前記ランダム符号との相関処理を行うＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ−Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）（１０１）と、
   を備える光線路特性測定システム。
2. 前記ＯＴＤＲは、
   前記１本の光線路の端部から前記複数の光線路の端部までの光線路を光が伝搬するのに要する時間以上の所定時間にわたる符号長を有するランダム符号で前記試験光を変調する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光線路特性測定システム。
3. １本の光線路（９１）が光カプラ（９２）によって複数の光線路（９３＿１〜９３＿Ｎ）に分岐されたＰＯＮの前記１本の光線路及び前記複数の光線路の端部のいずれかから前記光カプラに向けて、前記１本の光線路及び前記複数の光線路の端部に配置された波長フィルタ（９４＿１〜９４＿Ｎ、９５）の反射波長の光をランダム符号で変調した試験光を入射する試験光入射手順と、
   前記試験光が前記波長フィルタ又は前記光線路で反射又は散乱された戻り光を、前記波長フィルタを介さずに受光して電気信号に変換する受光手順と、
   前記電気信号から前記ランダム符号による交流成分を抽出する周期信号抽出手順と、
   前記ランダム符号と前記周期信号との相関処理を行う相関処理手順と、
   を順に有する光線路特性測定方法。
4. 前記試験光入射手順において、
   前記１本の光線路の端部から前記複数の光線路の端部までの光線路を光が伝搬するのに要する時間以上の所定時間にわたる符号長を有するランダム符号で前記試験光を変調する
   ことを特徴とする請求項３に記載の光線路特性測定方法。

Images