JP2013072872A

JP2013072872A - 光周波数領域反射式によるオプチカルファイバー・ネットワークの測定方法

Info

Publication number: JP2013072872A
Application number: JP2012047895A
Authority: JP
Inventors: Shou-Kuo Shao; 邵守國; Jr-Yi Wang; 王志益; Yu-Jen Hsu; 許育仁; Jia-Shian Wu; 呉嘉憲; Fu-Yuan Tsai; 蔡福源
Original assignee: Chunghwa Telecom Co Ltd
Current assignee: Chunghwa Telecom Co Ltd
Priority date: 2011-09-27
Filing date: 2012-03-05
Publication date: 2013-04-22
Also published as: US20130077088A1; CN102946270B; TW201315170A; CA2772896A1; US8514381B2; CA2772896C; CN102946270A

Abstract

【課題】本発明の目的は、光周波数領域反射式によるオプチカルファイバー・ネットワークの測定方法を提供することにある。
【解決手段】光周波数領域反射式によるオプチカルファイバー・ネットワークのテスト方法は、本項オプチカルファイバーテストの装置と方法によって、テストウェーブバンド反射エレメントに入力された光をろ過・反射及び透射する特性を、任意のオプチカルファイバーテスト或いはポイント対ポイント又はポイント対マルチポイントオプチカルファイバー分岐ネットワークに応用し、オプチカルファイバーネットワークテスト装置及び方法を構築することによって、光周波数領域反射式によるオプチカルファイバー・ネットワークのテスト或いは同時に障害ルート及び障害オプチカルファイバーの接続点・終点・始発点など事件点及びその位置を確認する目的を達成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光周波数領域反射式によるオプチカルファイバー・ネットワークの測定方法、特に光周波数領域反射式によって任意のオプチカルファイバーのテスト、或いはポイント対ポイント、ポイント対マルチポイントのオプチカルファイバーネットワークのブレークポイント、断線テスト、及び障害、接続器等位置の測定に応用される簡便且つ高効率の測定方法に関するものである。

グローバルインターネットの急速な成長に伴って、従来のネットワークはもはや通信革命が引き起こした高速情報伝達応用のニーズに対応できなくなり、一方、光電産業技術の成熟及び製品応用の多様化は、急激に成長するグローバルインターネット・高品質マルチメディヤネットワーク及び各種デジタル通信に必要な大量周波数バンドに、最も好ましい解決方法を適時提供しつつある。したがって、各種光通信ネットワーク構築が相次いで出現し、中でも、オプチカルファイバーネットワークは大量に採用されている。このようなサービスシステムの大量使用に際し、その特殊なネットワーク構築のテスト或いは監視測定のニーズに対応して、オプチカルファイバーネットワークの便利なテスト或いは監視測定方法を発明する必要がある。

オプチカルファイバーネットワークは、構築設計の関係で、オプチカルファイバーテスト或いは監視測定は元々困難であり、これまでオプチカルタイムドメイン反射器(Optical Time Domain Reflectometer，OTDR)を使用する監視測定方式があったが、オプチカルタイムドメイン反射器において各ルートをテストする時間は約１〜２分間かかり、且つ設備が高価で、オプチカルファイバーネットワークが大量に採用されるに伴って、このテスト方法では、一巡するのに非常に長い時間がかかり、時効性の掌握において、相当大きな欠点がある。
これでわかるように、上述従来方式はまだ幾多の欠点があり、よい設計とは言い難く、改良が待たれていた。従来の光パワー或いは可変式オプチカルタイムドメイン反射器の監視測定或いはテスト方式に比べ、本発明は、構築が一層簡単で、一層効率的かつ低コストの測定方式を提供できる。

本案発明者は、上述従来方式に派生する各項の欠点にかんがみ、極力新規改良を試み、且つ長年苦心研究の末、ついに本件ネットワークテスト或いは監視測定の方法の研究開発に成功した。

本発明の目的は、光周波数領域反射式によるオプチカルファイバー・ネットワークの測定方法を提供することにある。サービスシステムに問題が生じた場合、或いは、機械室においてオプチカルファイバーネットワークルートが断線しているかどうか、光反射或いは光損失値が過大であるかどうか、サービスシステム、オプチカルルート、或いは接続器の問題であるかどうかを明確にクリアするとともに、オプチカルファイバー障害のルート、接続器及びその位置を明確に表示し、運営コストを下げ、メンテナンス効率を向上させる。

上述発明目的を達成できる光周波数領域反射式によるオプチカルファイバー・ネットワークの測定方法は、オプチカルファイバーテスト及び測定装置によってオプチカルファーバーネットワークから反射して戻った光パワーの大小及びI-OFMCW (Incoherent-Optical Frequency-Modulated Continuous-Wave)距離測定の方法によって、障害ルート、接続器など光事件点及びその位置を確認する目的を同時に達成するものである。
その方法は、オプチカルファイバーテスト及び測定装置によってオプチカルファーバーネットワークから反射して戻った光パワーの大小及びI-OFMCW距離測定によって、順次この測定データを比較分析し、オプチカルファイバーの最新状態を判定する、もし、オプチカルファイバールートに断線或いは接続器或いはオプチカルファイバー低劣化などの障害事件が発生した場合、即時に分析でき、且つ警告を発し、後続処理の根拠を提供する。

本発明に係る光周波数領域反射式によるオプチカルファイバー・ネットワークの測定方法は、その他従来技術に比べ、さらに下記のような長所がある。
1.本発明は、機械室側においてテスト或いは監視測定装置によって、ルート末端反射（オプチカルファイバー断面或いはオプチカルファイバー接続器開放）或いはウェーブバンド反射器の追加による測定に基づいて、実行可能で、信頼できる、高効率のオプチカルファイバーネットワークのテスト或いは監視測定方法を提供できる。
2.本発明に係るオプチカルファイバーテストは、ニアエンド・ブラインドセクターがなく、事件のブラインドセクターが小さく、オプチカルファイバールート反射事件のテストに有利である。
3.本発明は、I-OFMCWのオプチカルファイバーテスト方法或いは一個又は多数のポイント対ポイント或いはPON(Passive Optical Network)のようなポイント対マルチポイントのオプチカルネットワークにおいて、同時にオプチカルファイバーネットワーク上でオプチカルファイバーの最新状況を監視測定することができ、快速・大量監視測定の目標を実現し、且つルート障害事件点の位置テスト或いは監視測定速度が遅い問題を解決することができる。
4.本発明は、機械室にて、シングルエンドの、長期的な自動オプチカルファイバーネットワークテスト或いは監視測定を行い、快速で正確にサービスシステム或いはオプチカルファイバールートの障害事件をクリヤし、各ルートの最新状態から予防的なメンテナンスを行い、より好ましいサービス品質を提供することができる。
5.本発明は、ネットワークの運営人事コストを引き下げ、さらにオプチカルファイバーネットワークの信頼性と安定性を確保し、一歩進んでメンテナンス効率を向上させることができ、その経済効果と利益は非常に明らかである。
上述詳細な説明は、本発明の実行可能な実施例の具体的説明であり、ただし該実施例は本発明の特許請求範囲を制限するものではなく、およそ本発明の技芸精神を逸脱せずになされる等価実施或いは変更は、すべて本案の特許請求範囲に含まれるものとする。

以上を総合すると、本案は空間形態上確かに革新的であるのみならず、さらに従来の物品に比べ上述多項目の効能を増進でき、新規性及び進歩性の法定発明特許の要件を十分満たしているものとして、ここに申請する次第である。

本発明に係る光周波数領域反射式によるオプチカルファイバー・ネットワークの監視測定或いはテスト方法の構築略図である。 FMCW工作原理で、異なるルートにおいてビートが生じる原理を示す。ポイント対ポイント光接収ルートの監視測定方法略図である。ポイント対マルチポイント光周波数領域反射式によるパッシブオプチカルファイバーネットワーク監視測定方法の略図である。

本発明は、光周波数領域反射式によるオプチカルファイバーネットワークのテスト方法である。
図一・図二を参照して、図一は、本発明に係る光周波数領域反射式によるオプチカルファイバー・ネットワークの監視測定或いはテスト方法の構築略図である。図二は、FMCW 工作原理で、異なるルートにおいてビートが生じる原理を示す。図一に示すように、テスト又は監視測定装置の方法手順は、線形周波数スキャン信号生成器116によりDFBレーザー光源117をモジュレートしてオプチカルサーキュレータ119を経由してテストウェーブバンド118の光信号を送り出し、光ケーブル126を経由して光ケーブルルート末端の光信号へいたり、テストウェーブバンドは（オプチカルファイバー断面）から反射して、テスト波長は元のルートに沿って折り返し、光ケーブル126を通過、オプチカルサーキュレータ119へ入る、光測定器120が光電信号転換及びテスト波光パワー検査を担当し、光測定器120が光パワーテスト値を信号処理ユニット124へ送り、且つ光電信号転換後の電気信号をバンドパスフィルター121へ送り、監視測定すべき電気信号を篩だし、ウェーブミキサー122によって、反射波及び伝送波のFMCWが図二に示すようなビート動作を起こし、更にロウパスフィルター123により高周波数ノイズをろ過し、信号処理ユニット124はフリーケンシースペクトラムによって固定されたビート信号及び光パワー値を解析する、このビート信号191と反射して戻ってきた光パワー値を、計算分析比較する。オプチカファイバールートの中にその他の反射事件点があれば、検知した異なる周波数及びそれに相応するパワーの大小によって、オプチカファイバールートの中のすべての反射事件点の特性を検出することができる。

光周波数領域反射式によるオプチカルファイバー・ネットワークのテスト方法は、図三に示す略図のようなポイント対ポイント光接収ルートの監視測定に応用することができる、監視測定の主要装置方法の手順は、機械室110において、光伝送設備111がサービスウェーブバンド112の光信号をオプチカルデマルチプレクサー113へ送り出す、そして監視測定或いはテストの装置と方法は線形周波数スキャン信号生成器116によりモジュレートしてDFBレーザー光信号117をオプチカルサーキュレータ119を経由して監視ウェーブバンド118の光信号を送り出す、光ルートセレクター115からさらにオプチカルデマルチプレクサー113へ伝送する、オプチカルデマルチプレクサー113は、サービスウェーブバンド112及び監視測定側ウェーブバンド118の二種類のウェーブバンドの光信号を整合して送り出し、オプチカルファイバー114・機械室外の光ケーブル126を経由して、各ルート末端の光信号が先ず監視測定ウェーブバンド反射エレメント127を通過する。
ここで、サービスウェーブバンド112の光信号は監視測定ウェーブバンド反射エレメント127を通過し、オプチカルネットワークユニット（Optical Network Unit, ONU）128へ入り、ユーザーへサービスを提供することができる。一方、監視測定ウェーブバンド118の監視測定波長光信号が監視測定ウェーブバンド反射エレメント127へ入り込むとき、監視測定波長は反射され、その中で、各ルート中の監視測定ウェーブバンド反射エレメント127の規格はすべて統一されたものである。反射後の監視測定波長は元のルートに沿って折り返し、光ケーブル126、オプチカルファイバー114を通って、オプチカルデマルチプレクサー113へ入り、光ルートセレクター115、オプチカサーキュレータ119を通って、光測定機120が光電信号転換及び監視測定波光パワーテストを担当する、光測定機120はパワー値を信号処理ユニット124へ送り、且つ光電信号転換後の電気信号をバンドパスフィルター121へ送り、監視測定すべき電気信号をろ過し、ウェーブミキサー122によって反射波と伝送波のFMCWに図二に示すようなビート動作を生じさせる、更にロウパスフィルター123によって高周波数ノイズをろ過する、信号処理ユニット124はフリーケンシースペクトラムによって固定されたビート信号及び光パワー値を解析する、制御コンピュータ125はこのビート信号191と反射して戻ってきた光パワー値を採取し、順次計算分析比較を行うことによって、総体的にオプチカルファイバールートの最新状態の情報を獲得することができる。
あるポイント対ポイントの光接収に障害が発生した場合、光パワーテスト値が下がり、ビート信号191が変わる、制御コンピュータ125は比較分析計算によって、該障害ルート障害点の発生距離を知り、警告などの後続処理の根拠とすることができる。

光周波数領域反射式によるオプチカルファイバー・ネットワークのテスト方法は、図四の略図に示すように、ポイント対マルチポイント光周波数領域反射式パッシブオプチカルファーバーネットワークの監視測定方法として応用できる、監視測定の主な装置・方法の手順は、機械室110において、光伝送設備111からサービスウェーブバンド112の光信号をオプチカルデマルチプレクサー113へ送り出し、一方監視測定装置は線形周波数スキャン信号生成器116によりモジュレートしてDFBレーザー光信号117をオプチカルサーキュレータ119から監視測定ウェーブバンド118の光信号を送り出し、光ルートセレクター115を通ってさらにオプチカルデマルチプレクサー113へ伝送する、オプチカルデマルチプレクサー113は、サービスウェーブバンド112と監視測定ウェーブバンド118の二種類のウェーブバンドの光信号を整合して送り出し、オプチカルファイバー114、機械室外の光ケーブル126を経由して各ルートのスプリッター(Splitter)129から分岐ルート末端に至る光信号は、まず、監視測定ウェーブバンド反射エレメント127を経過する。
ここで、サービスウェーブバンド112の光信号は監視測定ウェーブバンド反射エレメント127を通過して，オプチカルネットワークユニット（Optical Network Unit, ONU）128へ入り、ユーザーにサービスを提供することができる。一方、監視測定ウェーブバンド118の監視測定波長光信号が監視測定ウェーブバンド反射エレメント127へ入るとき、監視測定波長は反射される、その中で各分岐ルート中の監視測定ウェーブバンド反射エレメント127はすべて同一規格によって設計される。
反射後の監視測定波長は元のルートに沿って折り返し、スプリッター129、光ケーブル126、オプチカルファイバー114を通って、オプチカルデマルチプレクサー113へ入り、オプチカルルートセレクター115、オプチカルサーキュレータ119を経過、光測定機120は光電信号転換及び監視測定波光のパワーテストを担当し、光パワーテスト値を信号処理ユニット124へ送り、且つ光電信号転換後の電気信号をバンドパスフィルター121へ送り、監視測定すべき電気信号をろ過し、ウェーブミキサー122によって図二に示すように、反射波及び伝送波のFMCWにビート動作を生じさせ、更にロウパスウェーブフィルター123によって高周波数ノイズを除去する、信号処理ユニット124は、フリーケンシースペクトラムによって固定されたビート信号及び光パワー値を解析する、制御コンピュータ125はこのビート信号191と反射して戻ってきた光パワー値に対して計算分析比較を行う。
各分岐ルートから局側の長さが異なるため、各分岐ルート末端から局側へ反射して戻る信号と局側から伝送した信号は時間差の関係で異なるビート信号が生じ、異なるビート信号を分析してオプチカルファイバーネットワークの敷設データと比較することによって、総体的なオプチカルファイバールートの最新状態の情報が獲れる。
ある分岐ネットワークで障害が生じたとき、光パワーテスト値は低下し、ビート信号191が変化する、制御コンピュータ125はこれを比較分析計算することによって、該障害ルートの障害発生点の距離がわかり、且つ警告など後続プロセスの根拠とすることができる。

本発明に係る方法は、図三・図四に示すように、拡張して応用することができる、オプチカルチャネルセレクター(Optical Channel Selector, OCS) 115と組み合わせて、複数のオプチカルデマルチプレクサー113及びその後のオプチカルネットワーク及び装置に接続し、テストプロセスによって異なる光ルートを切り替えることによって監視測定すべきオプチカルネットワーク数及び区域を拡大し、テスト装置の利用効率を向上させ、テストの単位コストを引き下げることができる。

110：機械室
111：光伝送設備
112：サービスウェーブバンド
113：オプチカルデマルチプレクサー
114：オプチカルファイバー
115：オプチカルルートセレクター
116：Linear Frequency Sweep Generator
117：DFBレーザー光源（DFB Laser Source）
118：監視測定ウェーブバンド
119：オプチカルサーキュレータ (Optical Circulator)
120：光測定機
121：バンドパスフィルター(Band-Pass Filter)
122：ウェーブミキサー (Mixer)
123：ロウパスフィルター(Low-Pass Filter)
124：信号処理ユニット
125：制御コンピュータ
126：光ケーブル
127：監視測定ウェーブバンド反射エレメント
128：光ネットワークユニット
129：スプリッター
191：ビート信号

Claims

光周波数領域反射式によるオプチカルファイバー・ネットワークのテスト方法であって、線形周波数スキャン信号生成機と、DFBレーザー光源と、オプチカルサーキュレータと、光測定機と、バンドパスフィルターと、ウェーブミキサーと、ロウパスフィルター、及び信号処理ユニット、を含み、
前記線形周波数スキャン信号生成機の生成する波長は、その周波数変調が連続的に線形変化する周波数変調信号であって、
前記DFBレーザー光源は、その波長が前記線形周波数スキャン信号生成機の生成する信号によって光信号をモジュレートすることによって、非同調式光周波数変調連続波信号を生じさせて監視測定信号としたものであって、
前記オプチカルサーキュレータは、DFBレーザー光源の監視測定光信号をオプチカルルートセレクターへ送り、且つ反射して戻ってきた監視測定光信号を分離接収するものであって、
前記光測定機は、前記オプチカルサーキュレータにて、反射して戻ってきた監視測定光信号を分離接収し、電気信号に転換するとともに前記信号を拡大するものであって、
前記バンドパスフィルターは、前記光測定機の電気信号をろ過して監視測定すべき電気信号を採取し、ノイズ量を減らすとともにウェーブミキサーでフィードスルー現象が起こることを防ぎ、
前記ウェーブミキサーは、発送した周波数変調連続波信号と反射して戻ってきた前記光測定機によって検出された周波数変調連続波信号においてビートを生じさせるものであり、
前記ロウパスフィルターは、前記ウェーブミキサーによって周波数ミックスした後、不要の高周波数ノイズ及びハーモニックウェーブをろ過して除去、低周波数のビート監視測定信号のみを通過させ、
前記信号処理ユニットは、前記ロウパスフィルターでろ過したビート監視測定信号をフリーケンシースペクトラムで分析して制御コンピュータが監視測定警告及び断点位置計算の根拠とする、ことを特徴とする、
請求項１に記載の光周波数領域反射式によるオプチカルファイバー・ネットワークのテスト方法。
前記光周波数領域反射式によるオプチカルファイバー・ネットワークのテスト方法の手順は、
先ず、機械室側に光周波数領域反射式によるオプチカルファイバー・ネットワークのテスト方法の装置を設置し、且つ前記オプチカルファイバーネットワークの光ネットワークユニットの前に監視測定ウェーブバンド反射エレメントを取り付けるか或いはオプチカルファイバーの断裂面からの反射に任せ、
次に、前記光周波数領域反射式によるオプチカルファイバー・ネットワークのテスト方法では、前記オプチカルルートセレクターを測定すべきオプチカルルートへ切り替え、且つテストウェーブバンドの光信号をオプチカルデマルチプレクサーによりサービスウェーブバンドの光信号と整合した後、測定すべきオプチカルファイバーへ入力し、更に光ケーブルで分岐機を経由して各分岐器から各分岐ルートの末端へ送り、テスト或いは監視測定ウェーブバンド反射エレメントに入るか或いはオプチカルファイバーの断裂面からの反射に任せ、
次に、前記テストウェーブバンド反射エレメントによって、テスト或いは監視測定波長の光信号のみを機械室側へ反射させる、機械室側の光測定機は同時にオプチカルファイバーネットワークから反射して戻ってきた光信号の強度を接収且つ測定することによって、目前各オプチカルファイバールートの光パワーの損失状況及び周波数変調連続波信号のビート信号を獲得し、
次に、前記オプチカルファイバールートの光パワー損失値を分析して、前記オプチカルファイバールートが正常かどうかを測定し、
最後に、FMCWのビート信号を分析して、当面の前記オプチカルファイバールートの長さを計り、且つ異常が発生したオプチカルファイバールートに対し、速やかに傷害事件点の位置を検知することができる、
ことを特徴とする請求項１に記載の光周波数領域反射式によるオプチカルファイバー・ネットワークのテスト方法。
前記オプチカルルートセレクターは、複数のオプチカルデマルチプレクサーと連接し、光ルートを特定の光接収ネットワークへ切り替えることによって、ワンセットの監視測定装置及び方法でもって複数の光接収ネットワークを監視測定できる、ことを特徴とする請求項１及び２に記載の光周波数領域反射式によるオプチカルファイバー・ネットワークのテスト方法。
前記各光ルートの測定には、
ルートの波長光パワー値の低下を検知した場合、前記ルートに障害事件が発生したことを示すこと、
ルートの波長光パワー値がプリセットされた値より小さい場合、前記ルートに異常が発生したことを示すこと、
ルートの波長光パワー値が原始値に接近している場合、前記ルートが正常であることを示すこと、
を探知事項にふくむことができる、
ことを特徴とする請求項２に記載の光周波数領域反射式によるオプチカルファイバー・ネットワークのテスト方法。
前記オプチカルファイバーネットワークにおいて探知された傷害事件点の位置は、伝送及び反射された周波数変調連続波信号に固定ビート信号が発生し、これを数学的に計算分析して得られたものであることを特徴とする請求項２に記載の光周波数領域反射式によるオプチカルファイバー・ネットワークのテスト方法。
前記オプチカルファイバーネットワークの障害事件テスト装置のテストウェーブバンドは非同調式光周波数変調連続波信号であることを特徴とする請求項２に記載のオプチカルファイバー・ネットワークの障害事件テスト方法。