JP2013126085A - 光伝送路二重化装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】構成を簡単かつ小型化し、しかも迂回線路における信号伝搬時間の短縮を図る。
【解決手段】上り迂回線路、下り迂回線路及び試験用の迂回線路を、現用光ファイバ１０２から分岐された信号光を電気信号に変換したのち可変遅延器３０，３１，３２に入力して遅延処理し、この遅延処理された電気信号を信号光に変換して現用光伝送路へ送出するように構成している。そして、制御装置６０の制御の下で、試験用の可変遅延器３２の遅延量を変化させながら、光路長差検出器５０により現用光ファイバ１０２と上記試験用の迂回線路との間の光路長差の有無を判定し、光路長差がなくなったときの遅延量を上記下り及び上り迂回線路の可変遅延器３０，３１にそれぞれ設定するようにしている。
【選択図】図１

Description

この発明は、光伝送路をサービス無瞬断で切替可能にした光伝送路二重化装置及び方法に関する。

近年、光通信の拡大に伴い、それを支える線路設備に対して道路の拡幅工事や橋の架け替え工事等の設備工事が行われることが増えており、これにより通信経路の変更を強いられる、いわゆる支障移転工事がしばしば発生している。この支障移転工事が発生した場合、加入者への負担を最小限にするためトラフィック量の小さい深夜から早朝にかけてケーブル切替工事を実施したり、工事期間を分散させるなど、非効率な設備運用がなされてきた。また、光伝送路を数十msecで切り替えることにより通信復旧時間を短縮する切替ツールも実用化されている。しかし、通信ニーズの増加により通信トラフィックは昼夜問わず増大しており、また切替ツールを用いても瞬断は発生するため、一時的な通信断は避けられない。このため、上記対策は通信サービスへの信頼性と設備運用の効率化を両立させる決め手にはなっていない。

そこで、支障移転区間を含む所内のスプリッタと所外に設置されたスプリッタとの間に一時的な迂回線路を設けて、この迂回線路と現用線路との距離を一致させた状態で二重化し、その上で現用線路と迂回線路とを切り替える技術が提案されている（例えば、非特許文献１を参照）。また、上記現用線路と迂回線路とをサービス無瞬断で切り替える手法として、二重化された線路の片方に波長変換技術を適用して、搬送波間のビート周波数を伝送受信帯域外にシフトさせる線路切替技術が提案されている（例えば、非特許文献２を参照）。

東裕司 他、「光アクセス媒体切り替え方式の基礎検討−サービス無瞬断光媒体切り替えシステム−」、信学技法OFT2008-52, pp.27-31, 2008. 田中郁昭 他、「サービス無瞬断光線路切替技術の信頼性向上」、信学技法OFT2010-18, pp.11-16, 2010.

ところが、非特許文献１及び２に記載された技術は、何れも光波長変換器や光パワー増幅のための光増幅器、光信号伝達時間を調整するための光可変遅延器を用いて迂回線路を構成している。すなわち、迂回線路の構成要素を全て光学デバイスにより構成している。この回路を実現するには、光アンプや光経路切替スイッチ等の主要な光学デバイス以外に、波長選択フィルタ、光アイソレータ等の数多くの光学デバイスが必要であり、これにより装置の大型化及び複雑化を招く。また、光学デバイス間の接続では、光学デバイスに付属している光ファイバに接続作業のための十分な余長が必要である。このため、最終的に装置内の固定的な光線路長が数十メートルにも達し、この結果光信号が迂回線路を伝搬する間に多くの遅延時間が発生してしまう。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、構成を簡単かつ小型化し、しかも迂回線路における信号伝搬時間の短縮を図った光伝送路二重化装置及び方法を提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明の一観点は、光通信信号を伝搬する現用光伝送路に対し当該現用光伝送路から分岐された状態で並行に配置される上記光通信信号の迂回線路ユニットと、上記現用光伝送路と上記迂回線路ユニットとの間の線路長の差により生じる遅延時間を調整する遅延制御ユニットとを具備する光伝送路二重化装置にあって、上記迂回線路ユニットに、上記現用光伝送路から分岐された光通信信号を受光して電気信号に変換する光通信用の光−電気変換手段と、上記光通信用の光−電気変換手段により変換された電気信号を予め設定された遅延量に応じて遅延処理する光通信用の可変遅延手段と、上記光通信用の可変遅延手段により遅延処理された電気信号を光通信信号に変換して上記現用光伝送路へ送出する光通信用の電気−光変換手段とを設けている。そして、上記遅延制御ユニットにより、上記現用光伝送路と上記迂回線路ユニットとの間の線路長の差を検出し、この検出された線路長の差に基づいて当該線路長の差を減少させるべく上記光通信用の可変遅延器の遅延量を制御するようにしたものである。

したがって、迂回線路ユニット内において、現用光伝送路と迂回線路との間の線路長の差を調整するための遅延処理は、光通信信号から変換された電気信号に対し行われる。このため、迂回線路ユニットに光アンプや光経路切替スイッチ、波長選択フィルタ、光アイソレータ等の光学デバイスを用いる必要がなくなり、これにより装置の簡単・小型化を図ることが可能となる。また、一般に光デバイス間を光ファイバで接続する場合には光ファイバに十分な余長を設定する必要があり、これが通信信号の伝搬遅延の一因になっている。しかしこの発明によれば、迂回線路ユニット内の電気信号処理区間では光ファイバが不要になるので、その分通信信号の伝搬遅延を減らすことができる。

また、この発明の一観点は以下のような態様を備えることを特徴とする。
第１の態様は、上記線路長の差を検出する手段に、試験信号生成手段と、この試験信号を用いて線路長の差の有無を判定する判定手段を設ける。試験信号生成手段は、上記現用光伝送路から分岐された光通信信号を受光して、当該受光された光通信信号とは波長の異なる光試験信号を生成し、この生成された光試験信号を上記現用光伝送路及び迂回線路ユニットへ送出するように構成される。判定手段は、上記現用光伝送路を伝搬した光試験信号と、上記迂回線路ユニットを伝搬した光試験信号をそれぞれ受信し、この受信された各光試験信号を比較することにより上記線路長の差の有無を判定するように構成される。
このように構成すると、光通信信号をもとに光試験信号を生成することができるので、発振器などの能動回路が不要となり、これにより試験信号生成手段の構成を簡単化することができる。

第２の態様は、上記迂回線路ユニットに、上記試験信号生成手段から送出された光試験信号を受光して電気信号に変換したのち可変遅延手段で遅延処理し、この遅延処理された電気信号を光通信信号に変換して上記判定手段に入力する試験用の迂回線路を設ける。そして、上記制御手段の制御の下で、上記判定手段により上記線路長の差が有ると判定された場合に、上記試験用の可変遅延手段の遅延量を単位量ずつ複数回に渡り変化させ、この遅延量の変化により上記線路長の差が無いと上記判定手段により判定されたとき、このときの試験用の可変遅延手段の遅延量を上記光通信用の可変遅延手段に設定するようにしたものである。
このように構成すると、試験用の迂回線路を用いて現用光伝送路と迂回線路との間の線路長の差に相当する遅延時間を検出し、この検出結果に基づいて光通信信号の迂回線路に遅延量を設定することができる。また、遅延時間を検出する際に、試験用の可変遅延手段の遅延量を単位量ずつ複数回に渡り変化させながら線路長差の有無を判定するようにしているので、安定にかつ精度良く線路長差に対応する遅延量を検出することができる。

第３の態様は、上記光通信用の可変遅延手段に、２系統の可変遅延デバイスと、これらの可変遅延デバイスを選択的に上記光通信用の光−電気変換手段と光通信用の電気−光変換手段との間に接続する選択スイッチとを設ける。そして、上記制御手段により、上記選択スイッチを制御することにより上記２系統の可変遅延デバイスを上記光通信用の光−電気変換手段と光通信用の電気−光変換手段との間に交互に接続させ、接続されていない状態の可変遅延デバイスに対し遅延量を設定するようにしたものである。
このように構成すると、可変遅延デバイスが光通信用の光−電気変換手段と光通信用の電気−光変換手段との間に接続されていない状態で、当該可変遅延デバイスに対する遅延量の設定が行われる。このため、光通信信号に対し影響を及ぼすことなく遅延量を設定することができる。

第４の態様は、上記光通信用の可変遅延手段及び試験用の可変遅延手段に、第１可変遅延回路と第２の可変遅延回路を設ける。第１の可変遅延回路は、主として上記検出された線路長の差を減少させるための遅延量を第１の単位で設定可能に構成される。一方第２の可変遅延回路は、主として可変遅延手段間の遅延量の個体差を調整するための遅延量を上記第１の単位より小さい第２の単位で設定可能に構成される。
このように構成すると、一般に比較的大きな値となる線路長差に相当する遅延量は、単位遅延量が大きく設定された第１の可変遅延回路を用いることで効率良く設定することができる。これに対し、比較的小さい値となる可変遅延手段間の個体差を吸収するための遅延量は、単位遅延量が小さく設定された第２の可変遅延回路を用いることで高精度に設定することができる。

第５の態様は、上記第１の可変遅延回路として、各々が設定すべき単位遅延量を有する複数の光遅延器と、上記複数の光遅延器の各々を遅延信号路に挿脱可能に接続する切替スイッチを使用し、上記複数の光遅延器を、遅延信号路から入力された電気信号を光信号に変換する電気−光変換器と、上記設定すべき遅延量に対応する線路長を有し上記電気−光変換器により変換された光信号を伝搬する遅延用光ファイバと、上記遅延用光ファイバにより伝搬された光信号を電気信号に変換して上記遅延信号路へ出力する光−電気変換器とから構成したものである。
このように構成すると、第１の可変遅延回路の遅延線として光ファイバが用いられるため、例えば同軸ケーブルを使用する場合に比べ簡単かつ小型で安価に構成できる。

第６の態様は、上記第２の可変遅延回路として、半導体素子からなる複数の可変遅延素子を使用し、これらの可変遅延素子のうち第１の可変遅延素子群に可変遅延手段間の遅延量の個体差を調整するための遅延量を設定し、他の第２の可変遅延素子群には上記第１の可変遅延回路に設定された遅延量を微調整をするための遅延量を設定するようにしたものである。
このように構成すると、単位遅延量が小さい第２の可変遅延回路を用いて、可変遅延手段間の個体差の調整ばかりでなく、第１の可変遅延回路に設定された遅延量の微調整も行うことができる。

すなわちこの発明によれば、構成を簡単かつ小型化し、しかも迂回線路における信号伝搬時間の短縮を図った光伝送路二重化装置及び方法を提供することができる。

この発明の一実施形態に係る光伝送路二重化装置の構成を示すブロック図。 図１に示した光路長差検出器及び試験信号発生器の構成を示すブロック図。 図１に示した可変遅延器の構成を示すブロック図。 図３に示した可変遅延デバイスの構成を示すブロック図。 図１に示した光伝送路二重化装置による線路切替方法の手順と内容を示すフローチャート。

以下、図面を参照してこの発明に係わる実施形態を説明する。
［一実施形態］
（構成）
図１は、この発明の一実施形態に係る光伝送路二重化装置の構成を示すブロック図である。
この実施形態の光伝送路二重化装置は、局側伝送装置（ＯＬＴ）１００と加入者側伝送装置（ＯＮＵ）との間を接続する現用光ファイバ１０２の、支障移転工事区間に設置される。この支障移転工事区間のＯＬＴ１００側の端部及びＯＮＵ１０１側の端部にはそれぞれ上部光分岐カプラ２０１及び下部光分岐カプラ２０２が配置される。これらの光分岐カプラ２０１，２０２は、それぞれ現用光ファイバ１０２から光信号を分岐させて迂回用光ファイバ１０３，１０４へ出力する機能と、上記迂回用光ファイバ１０３，１０４により伝搬された光信号を現用光ファイバ１０２に合波させる機能を有する。

また、この実施形態の光伝送路二重化装置は、下り信号の迂回線路と、上り信号の迂回線路と、試験信号の迂回線路と、上部ＷＤＭ（Wavelength-Division Multiplexing）カプラ１及び下部ＷＤＭカプラ２を備えている。下り信号の迂回線路、上り信号の迂回線路及び試験信号の迂回線路は、何れも光−電気変換器（Ｏ／Ｅ）１０，１１，１２及び電気−光変換器（Ｅ／Ｏ）２０，２１，２２を有し、これらの光−電気変換器（Ｏ／Ｅ）１０，１１，１２と電気−光変換器（Ｅ／Ｏ）２０，２１，２２との間に可変遅延器３０，３１，３２を配置したものとなっている。

可変遅延器３０，３１，３２は、上記光−電気変換器（Ｏ／Ｅ）１０，１１，１２から出力される電気信号を、後述する制御装置６０から可変遅延器制御線６１を介して与えられる遅延量に従い遅延処理し、この遅延処理後の電気信号を電気−光変換器（Ｅ／Ｏ）２０，２１，２２へ出力する機能を有する。

上部ＷＤＭカプラ１及び下部ＷＤＭカプラ２は、上記迂回用光ファイバ１０３，１０４により伝搬された光信号を波長分割して上記下り信号の迂回線路、上り信号の迂回線路及び試験信号の迂回線路に入力する機能と、上記下り信号の迂回線路、上り信号の迂回線路及び試験信号の迂回線路から出力された光信号を波長多重して上記迂回用光ファイバ１０３，１０４へ送出する機能を有する。

さらにこの実施形態の光伝送路二重化装置は、試験信号発生器４０と、光路長差検出器５０と、制御装置６０を備えている。図２は、このうちの試験信号発生器４０及び光路長差検出器５０の構成の一例を示すブロック図である。
試験信号発生器４０は、ＷＤＭカプラ４１と、光−電気変換器（Ｏ／Ｅ）４２と、電気−光変換器（Ｅ／Ｏ）４３を有する。そして、ＯＬＴ１００から現用光ファイバ１０２を介して伝搬されたのち下部光分岐カプラ２０１により分岐された波長λ_Downの光信号を、ＷＤＭカプラ１で分波して光−電気変換器４２により電気信号に変換し、この変換された電気信号を電気−光変換器４３により波長λ_senseの光試験信号に変換してＷＤＭカプラ４１から送出する。この光試験信号は、下部光分岐カプラ２０１を通じて現用光ファイバ１０２および下部迂回用光ファイバ１０４に送られる。

光路長差検出器５０は、波長選択フィルタ５１と、試験用の光−電気変換器５２と、ＣＤＲ（Clock Data Recovery）エラー検出器５３を有する。そして、現用光ファイバ１０２により伝搬されたのち上部光分岐カプラ２０１により分岐された光試験信号と、上記試験用の迂回線路を伝搬したのち上部光分岐カプラ２０１により分岐された迂回光試験信号を、波長選択フィルタ５１により選択したのち試験用の光−電気変換器５２で電気信号に変換してＣＤＲエラー検出器５３に入力する。そして、ＣＤＲエラー検出器５３おいて、エラーの有無を検出することにより、現用光ファイバ１０２と試験信号迂回線路との間の光路長に差があるか否かを判定し、その判定結果を検出信号線５４を介して制御装置６０に通知する機能を有する。

制御装置６０は、例えばマイクロプロセッサにアプリケーション・プログラムを実行させることにより機能するもので、上記通知された判定結果をもとに、光路長差に差があると判定されているときには、可変遅延器制御線６２を介して試験信号可変遅延器３２の遅延量を予め設定した一定量ずつ変化させ、この変化ごとに上記判定結果を監視する。そして、光路長差が無いと判定されると、このときの上記試験信号可変遅延器３２の遅延量を、可変遅延器制御線５１を介して下り信号可変遅延器３０及び上り信号可変遅延器３１に設定する。

上記下り信号可変遅延器３０、上り信号可変遅延器３１及び試験信号可変遅延器３２は、以下のように構成される。図３はその構成を示すブロック図である。
すなわち、各可変遅延器３０，３１，３２は、Ａ系統及びＢ系統をそれぞれ構成する２個の可変遅延デバイス３０２，３０３と、これらの可変遅延デバイス３０２，３０３を択一的に可変遅延器入力端子３００と可変遅延器出力端子３０６との間に接続する選択スイッチ３０１，３０４と、上記Ａ系統及びＢ系統の各可変遅延デバイス３０２，３０３から出力された遅延処理後の電気信号を合成するＡＢ系統合成回路３０５とを備えている。ＡＢ系統合成回路３０５はＯＲ論理回路からなる。上記可変遅延デバイス３０２，３０３の遅延量は制御装置６０により制御される。また選択スイッチ３０１，３０４も制御装置６０により切り替え制御される。

上記Ａ系統及びＢ系統の各可変遅延デバイス３０２，３０３は、例えば図４に示すように、半導体遅延部３３０と、光遅延部３３１とを直列に接続したものとなっている。
半導体遅延部３３０は、複数（ｍ個）の可変遅延半導体素子３１０を直列に接続したもので、個々の可変遅延半導体素子３１０は固定遅延時間Δｔ_semiを有している。

光遅延部３３１は、複数（ｎ個）の光遅延器のセットを直列に配置したものである。各光遅延器は、遅延線として機能する光ファイバ３１４と、入力された電気信号を光信号に変換して上記光ファイバ３１４に入射する電気−光変換器３１２と、上記光ファイバ３１４から出射された光信号を電気信号に変換する光−電気変換器３１３と、半導体マルチプレクサ３１１とから構成される。各光遅延器の遅延時間はそれぞれ光ファイバ３１４の線長を調整することにより設定される。半導体マルチプレクサ３１４は、上記光ファイバ３１４を光遅延部３３１内の遅延線路に挿入するか外すかを決定するもので、制御装置６０により制御される。

（動作）
次に、以上のように構成された装置の動作を説明する。
局側伝送装置（ＯＬＴ）１００から送出された波長λ_Downの下り光通信信号（以後下り信号光とも呼ぶ）は、上部光分岐カプラ２０１により現用光ファイバ１０２および上部迂回用光ファイバ１０３に分岐される。上部迂回用光ファイバ１０３を伝搬した波長λ_Downの下り信号光は、上部ＷＤＭカプラ１でさらに分波されて、下り信号光−電気変換器１０に入射し電気信号に変換される。この変換された電気信号は下り信号可変遅延器３０において、制御装置６０により設定された遅延時間だけ遅延処理されたのち下り信号電気−光変換器２０により再度波長λ_Downの下り信号光に変換される。そしてこの波長λ_Downの下り信号光は、下部ＷＤＭカプラ２により合波されたのち、下部迂回用光ファイバ１０４を介して下部光分岐カプラ２０２に導かれ、ここで現用光ファイバ１０２により伝搬されてきた波長λ_Downの下り信号光と合波されて、加入者側伝送装置（ＯＮＵ）１０１へ伝搬される。

一方、加入者側伝送装置（ＯＮＵ）１０１から送出された波長λ_Upの上り光通信信号（以後上り信号光とも呼ぶ）は、下部光分岐カプラ２０２で現用光ファイバ１０２と下部迂回用光ファイバ１０４とに分配される。下部迂回用光ファイバ１０４を伝搬した波長λ_Upの上り信号光は、下部ＷＤＭカプラ２で分波されて上り信号光−電気変換器１１に導かれ、ここで電気信号に変換されたのち上り信号可変遅延器３１に入力される。そして、上り信号可変遅延器３１において、制御装置６０から設定された遅延時間分だけ遅延されたのち、上り信号電気−光変換器２１により再度波長λ_Upの上り信号光に変換される。この上り信号光は、上部ＷＤＭカプラ１により合波されたのち上部迂回用光ファイバ１０３を介して上部光分岐カプラ２０２に導かれ、この上部光分岐カプラ２０２により現用光ファイバ１０２を伝搬してきた波長λ_Upの上り信号光と合波されて、局側伝送装置（ＯＬＴ）１００へ伝搬される。

ところで、以上述べた下り及び上りの各信号光の二重化伝送を実現するには、現用光ファイバ１０２と迂回線路との間の信号伝搬時間を一致させる必要がある。そこで、制御装置６０の制御の下で、試験信号を用いて現用光ファイバ１０２と迂回線路との間の光路長差を検出し、この検出された光路長差を零にするための遅延時間を下り及び上りの各可変遅延器３０，３１に設定する処理を以下のように行っている。

すなわち、光路長差を検出するために、試験信号発生器４０からは波長λ_senseの光試験信号（以後試験信号光とも呼ぶ）が送出される。ここで、試験信号光の波長λ_senseとしては、波長λ_Upの上り信号光および波長λ_Downの下り信号光とは異なる波長が用いられる。

上記送出された波長λ_senseの試験信号光は、下部光分岐カプラ２０２において現用光ファイバ１０２と下部迂回用光ファイバ１０４とに分配される。下部迂回用光ファイバ１０４を伝搬した波長λ_senseの試験信号光は下部ＷＤＭカプラ２で分波され、試験信号光−電気変換器１２により電気信号に変換されたのち試験信号可変遅延器３２に入力される。そして、試験信号可変遅延器３２において制御装置６０から設定された遅延時間だけ遅延される。この遅延処理された電気信号は、試験信号電気−光変換器２２により再度波長λ_senseの試験信号光に変換されたのち、上部ＷＤＭカプラ１により合波されて上部迂回用光ファイバ１０３を介して上部光分岐カプラ２０２に導かれ、この上部光分岐カプラ２０２において現用光ファイバ１０２を伝搬した波長λ_senseの試験信号光と合波されたのち、光路長差検出器５０に伝搬される。

光路長差検出器５０において、上記試験信号光は波長選択フィルタ５１を通過した後、試験信号光−電気変換器５２により電気信号に変換される。変換された電気信号は、ＣＤＲエラー検出器５３により再生クロックのエラーの有無が調べられる。このエラー有無を表す信号は検出信号線５４を介して制御装置６０に通知される。

なお、上記試験信号としては、局側伝送装置（ＯＬＴ）１００および加入者側伝送装置（ＯＮＵ）１０１による光通信信号の伝送レートと同等の伝送速度のパルスを用いることでも可能である。これは、光路長差に起因した位相差により、現用光ファイバ１０２と上部迂回用光ファイバ１０３を伝搬し上部光分岐カプラ２０１において合波された試験信号のデューティ比が変化することを用いる手法である。すなわち、光路長差検出器５０にて受信した試験信号のデューティ比と、試験信号発生器４０から送出した時の試験信号のデューティ比とを比較することにより、光路長差の有無を検出することが可能である。

制御装置６０は、上記光路長差検出器５０から通知される光路長差の有無を表す信号をもとに、光路長差に差があると判定されているときに、可変遅延器制御線６２を介して試験信号可変遅延器３２の遅延量を予め設定した一定量ずつ変化させる。そして、光路長差が無いと判定されると、このときの上記試験信号可変遅延器３２の遅延量を、可変遅延器制御線５１を介して下り信号可変遅延器３０及び上り信号可変遅延器３１に設定する。

この制御装置６０による制御処理動作をさらに詳しく説明する。図５はその処理手順と処理内容を示すフローチャートである。この処理動作は、光路長調査工程ＳＴ７００と、遅延時間設定工程ＳＴ７１０に分けられる。
先ず光路長調査工程ＳＴ７００では、試験信号可変遅延器３２の遅延時間を変化させながら光路長差検出器５０において光路長差の有無を確認し、光路長差が無くなった時の遅延時間を計測する。

先ずステップＳＴ７０１で、遅延時間を
Ｔ＝０ （１）
とおく。
次にステップＳＴ７０２において、遅延時間Ｔの時に必要な試験信号可変遅延器３２の個体差調整用補正値Ｔs(Ｔ)を用いて、試験信号可変遅延器３２の遅延時間として、Ｔ＋Ｔ_Ｓ(Ｔ)を設定する。続いてステップＳＴ７０３により、光路長差検出器５０から通知される検出信号により光路長差の有無を確認し、光路長差があればステップＳＴ７０４により遅延時間Ｔを
Ｔ＝Ｔ＋α （２）
とし、前述の工程を繰り返す。ただし、αは上りおよび下り伝送信号に影響を与えない伝搬時間である。例えば、伝送速度１Ｇｂｐｓのシステムの場合、１００ｐｓ程度となる。

上記処理の繰り返しの結果、光路長差が無くなったとすると、ステップＳＴ７０５において、この光路長差がなくなったと判定された時の遅延時間を
Ｔｄ＝Ｔ （３）
として一時保存し、遅延時間設定工程ＳＴ７１０に移行する。
遅延時間設定工程７１０においては、ステップＳＴ７１１でＴ＝Ｔi に初期設定したのち、ステップＳＴ７１２においてＡ系統選択スイッチをＯＮにしたまま（ステップＳＴ７１２１）、Ｂ系統選択スイッチをＯＦＦにする（ステップＳＴ７１２２）。この状態で、ステップＳＴ７１３によりＢ系統可変遅延デバイス３０３の遅延時間を設定する。遅延時間は、遅延時間Ｔの時に必要な個体差調整用補正値Ｔ_Ｂ(Ｔ)を用いて、Ｔ＋Ｔ_Ｂ(Ｔ)とする。

次に、ステップＳＴ７１４において、Ｂ系統選択スイッチをＯＮした上で（ステップＳＴ７１４１）、Ａ系統選択スイッチをＯＦＦにする（ステップＳＴ７１４２）。そして、ステップＳＴ７１５によりＡ系統可変遅延デバイス３０２の遅延時間を設定する。遅延時間は、遅延時間Ｔの時に必要な個体差調整用補正値Ｔ_Ａ(Ｔ)を用いて、Ｔ＋Ｔ_Ａ(Ｔ)とする。

続いてステップＳＴ７１６において、遅延時間Ｔが光路長調査工程ＳＴ７００で得たＴｄに等しいかどうか判定し、等しくなければステップＳＴ７１７により設定時間Ｔを
Ｔ＝Ｔ＋α （４）
とし、前述のステップＳＴ７１２〜ＳＴ７１６の工程を繰り返す。なお、αは先に光路長調査工程ＳＴ７００の場合と同様に、上りおよび下り伝送信号に影響を与えない伝搬時間であり、伝送速度１Ｇｂｐｓのシステムの場合には１００ｐｓ程度となる。
以上の処理動作を繰り返し、ステップＳＴ７１６の判定の結果、遅延時間Ｔ＝ＴｄとなればステップＳＴ７１８により遅延時間設定工程ＳＴ７１０を終了する。

上記Ａ系統可変遅延デバイス３０２及びＢ系統可変遅延デバイス３０３に対する遅延時間の設定動作を、図４を用いてさらに詳しく説明する。
いま例えば、可変遅延半導体素子の可変遅延時間をΔＴ_semi、固定遅延時間をΔｔ_semiとし、半導体マルチプレクサ３１１、電気−光変換器３１２、光−電気変換器３１３および光ファイバ３１４で構成される１つの光遅延器における可変遅延時間の最小変化時間ΔＴ_optを、固定遅延時間Δｔ_optをとするとき、可変遅延デバイス３０２，３０３全体の可変遅延時間Ｔは、
Ｔ＝ｍ×ΔＴ_semi ＋ ｎ×ΔＴ_opt （５）
また、全体の固定遅延時間ｔは、
ｔ＝ｍ×Δｔ_semi ＋ ｎ×Δｔ_opt （６）
となる。ただし、固定遅延時間ｔは、可変遅延時間で設定できる遅延時間をゼロにしたときに発生する可変遅延デバイス全体の遅延時間である。光ファイバ３１４による可変遅延時間の最小変化時間ΔＴ_optは
ΔＴ_opt＝ｍ×ΔＴ_semi （７）
により設定される。

光遅延部３３１の電気−光変換器３１２、光−電気変換器３１３および光ファイバ３１４による可変遅延時間の最小変化時間ΔＴ_optは、各変換器３１２，３１３の個体差や光ファイバ３１４の切断長さ等により変動することが考えられる。その場合は、半導体遅延部３３０のｍ個の可変遅延半導体素子３１０のうち、ｐ個を上記光遅延器の個体差調整に用いることにより解決できる。

この時、可変遅延デバイス３０２，３０３全体の可変遅延時間Ｔは、
Ｔ＝（ｍ−ｐ）×ΔＴ_semi ＋ ｎ×ΔＴ_opt （８）
となる。ただし、
ΔＴ_opt＝（ｍ−ｐ）×ΔＴ_semi （９）
式（８）に示すように全体の可変遅延時間は減少するものの、光ファイバ３１４切断時の精度要求が緩和されるという利点がある。事前に可変遅延デバイスの遅延時間を０から式（８）のＴまで変化させて、遅延時間が線形に変化するように個体差調整用のｐ個の可変遅延半導体素子３１０の遅延時間を設定し、この時の遅延時間値を調整用遅延時間として制御装置６０に記憶しておくことで実現可能となる。

次に、式（６）の固定遅延時間ｔを最小化するために、単位可変遅延時間当たりの固定遅延時間を指標として設計することを考える。可変遅延半導体素子３１０における単位可変遅延時間当たりの固定遅延時間をＲ_semiとすると、
Ｒ_semi＝Δｔ_semi ／ΔＴ_semi （１０）
となる。このＲ_semiは、用いる可変遅延半導体素子３１０の数量に関係なく、用いる素子に依存した固定値となる。

また、光遅延部３３１における単位可変遅延時間当たりの固定遅延時間をＲ_optすると、
Ｒ_opt＝Δｔ_opt ／ΔＴ_opt （１１）
となる。
よって、可変半導体素子３１０から光遅延部に切り替える時の個数は、
Ｒ_opt ≦ Ｒ_semi （１２）
を満たす時が最も効率となる。

これらの式（９）、式（１０）、式（１１）、式（１２）より固定遅延時間に関する効率化を図るための条件は、
Δｔ_opt ≦ （ｍ−ｐ）×Δｔ_semi （１３）
と表すことができる。ただし、光遅延部３３１における可変遅延時間の最小変化時間ΔＴ_optは、電気−光変換器３１２、光−電気変換器３１３および光ファイバ３１４により発生させており、ある遅延時間以下にすることは技術的に難しい。この時に実現可能な最小遅延時間をΔＴ_{opt_min}とすると、
ΔＴ_opt＝（ｍ−ｐ）×ΔＴ_semi ＞ ΔＴ_{opt_min} （１４）
次式を満たす必要がある。
以上の通り、式（１３）および式（１４）を満たす最小の（ｍ−ｐ）を用いることにより、可変遅延デバイス全体の固定遅延時間を最小化が可能となる。

一例として、ΔＴ_{opt_min}＝３５nsec、ΔＴ_semi＝１０nsec、Δｔ_opt＝５nsec、Δｔ_semi＝２nsec、個体差調整用の可変遅延半導体素子３１０をｐ＝２個（２０nsec＝２×ΔＴ_semi）とすると、式（１３）を満たすｍは、
ｍ≧Δｔ_opt ／Δｔ_semi ＋ｐ＝２．５＋２＝４．５
より、ｍ≧５となる。
次に、式（１４）を満たすｍは、
ｍ＞ΔＴ_{opt_min} ／ΔＴ_semi ＋ｐ＝３５nsec／１０nsec＋２＝５．５
より、ｍ≧６となる。

よって、この例では可変遅延半導体素子３１０を６個用い、光遅延部３３１における最小遅延時間をΔＴ_opt＝４０nsecとした時に全体の固定遅延時間を最小化することができることが分かる。
個体差調整に用いるｐ個の可変遅延半導体素子３１０に対する遅延時間設定値は、下り信号可変遅延器３０、上り信号可変遅延器３１および試験信号可変遅延器３２それぞれの設定遅延時間に対する遅延時間誤差を事前に計測し、個体差調整用補正値として制御装置６０に記憶しておき、遅延時間設定時にこれら個体差調整用補正値を足し合わせた遅延時間を設定することにより系統別の個体差を吸収することが可能となる。

（実施形態の効果）
以上詳述したようにこの実施形態では、上り迂回線路、下り迂回線路及び試験用の迂回線路を、現用光ファイバ１０２から分岐された信号光を電気信号に変換したのち可変遅延器３０，３１，３２に入力して遅延処理し、この遅延処理された電気信号を信号光に変換して現用光伝送路へ送出するように構成している。そして、制御装置６０の制御の下で、試験用の可変遅延器３２の遅延量を変化させながら、光路長差検出器５０により現用光ファイバ１０２と上記試験用の迂回線路との間の光路長差の有無を判定し、光路長差がなくなったときの遅延量を上記下り及び上り迂回線路の可変遅延器３０，３１にそれぞれ設定するようにしている。

したがって、下り及び上りの各迂回線路において、現用光ファイバ１０２と迂回線路との間の光路長の差を調整するための遅延処理は、信号光から変換された電気信号に対し行われる。このため、迂回線路に光アンプや光経路切替スイッチ、波長選択フィルタ、光アイソレータ等の光学デバイスを用いる必要がなくなり、これにより装置の簡単・小型化を図ることが可能となる。また、一般に光デバイス間を光ファイバで接続する場合には光ファイバに十分な余長を設定する必要があり、これが通信信号の伝搬遅延の一因になっている。しかし、迂回線路内の可変遅延器では光ファイバが不要になるので、その分通信信号の伝搬遅延を減らすことができる。

またこの実施形態では、下り伝送路において、下り信号電気−光変換器２０により信号光に変換され、加入者側伝送装置１０１に到達する波長λ_Downの下り信号光と、局側伝送装置（ＯＬＴ）１００から直接加入者側伝送装置（ＯＮＵ）１０１に到達する波長λ_Downの下り信号光とは、光源が異なる。よって、下り信号可変遅延器３０の遅延時間を調整し現用光ファイバ１０２と迂回ルートの伝搬時間とが一致した場合においても、光学干渉は起こさなくなる。また、同様に上り伝送路においても、上り信号電気−光変換器２１により光に変換され、局側伝送装置１００に到達する波長λ_Upの上り信号光と、加入者側装置１０１から直接局側伝送装置１００に到達する波長λ_Upの上り信号光とは、光源が異なる。よって、上り信号可変遅延器３１の遅延時間を調整し現用光ファイバ１０２と迂回ルートの伝搬時間が一致した場合においても、光学干渉は起こさなくなる。したがって、波長変換技術等の干渉低減技術（例えば、非特許文献２参照）を用いる必要は全く無くなる。

さらにこの実施形態では、試験信号発生器４０を、現用光ファイバ１０２から分岐された下り光通信信号を受光して、当該受光された光通信信号とは波長の異なる光試験信号を生成し、この生成された光試験信号を上記現用光ファイバ１０２及び下部迂回用光ファイバ１０４へそれぞれ送出するように構成している。このため、下り光通信信号をもとに光試験信号を生成することができるので、発振器などの能動回路が不要となり、これにより試験信号発生器４０の構成を簡単化することができる。

また、可変遅延器３０，３１，３２に、Ａ系統及びＢ系統の可変遅延デバイス３０２，３０３を設け、これらの可変遅延デバイス３０２，３０３を系統選択スイッチ３０１，３０４により択一的に切り替え、可変遅延デバイス３０２，３０３に対し非接続の状態で遅延量を設定するようにしている。このため、可変遅延デバイス３０２，３０３に対する遅延量の設定処理を光通信信号に対し影響を及ぼすことなく行うことができる。

さらに、下り及び上りの各可変遅延器３０，３１及び試験用の可変遅延器３２に、固定遅延時間の小さい半導体遅延部３３０と、遅延時間を大きく設定できる光遅延部３３１を設けている。そして、光路長差を減少させるための大きな遅延量を光遅延部３３１に設定し、可変遅延デバイス３０２，３０３間の遅延量の個体差を調整するための比較的小さい遅延量を可変遅延半導体素子３１０に設定している。このため、比較的大きな値となる光路長差に相当する遅延量を多数の遅延素子を用いることなく効率良く設定することができ、またその一方で比較的小さい値となる可変遅延デバイス３０２，３０３間の遅延量の個体差を吸収するための遅延量を、半導体遅延部３３０において精度良く設定することができる。

さらに、可変遅延デバイス３０２，３０３において、遅延線として遅延用光ファイバ３１４を使用している。このため、例えば同軸ケーブルを使用する場合に比べ、遅延量の大きな可変遅延デバイス３０２，３０３を簡単かつ小型に実現できる利点がある。

さらに、可変遅延デバイス３０２，３０３において、半導体遅延部３３０の複数の可変遅延半導体素子３１０のうちの一部を光遅延部３３１における遅延用光ファイバ３１４などの個体差を調整するための遅延量を設定するために使用している。このため、半導体遅延部３３０の固定遅延量が小さい可変遅延半導体素子３１０を用いて、可変遅延デバイス３０２，３０３間の個体差の調整とともに、光遅延部３３１における遅延用光ファイバ３１４などの個体差を調整することができる。

なお、Ａ系統可変遅延デバイス３０２およびＢ系統可変遅延デバイス３０３に用いる可変遅延デバイスとしては、例えばプログラム可能な半導体可変ディレイランが用いられる。このプログラム可能な半導体可変ディレイランは、例えばＷｅｂサイト（http://www.elmec.co.jp/programmable.html）に詳しく記載されている。しかしながら、これらの可変遅延デバイス３０２，３０３に遅延時間を設定する場合、内部の回路切替のために瞬断等が発生し、通信が不安定になる可能性がある。この場合においても、前述のような伝送路二重化方法を用いることにより可変遅延器入力端子３００と可変遅延器出力端子３０６の間で通信を維持しながら、希望する遅延時間に遅延時間を設定することができる。

なお、試験信号可変遅延器では遅延時間設定時の瞬断が問題にならないことから、ＡＢ２系統の可変遅延デバイスを用いる必要はなく、どちらか１系統の可変遅延デバイスのみで実現可能であることは言うまでもない。

［他の実施形態］
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、可変遅延デバイスの構成や当該可変遅延デバイスに対する遅延量の設定方法等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。
要するにこの発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

１…上部ＷＤＭカプラ、２…下部ＷＤＭカプラ、１０…下り信号光−電気変換器（下りＯ／Ｅ）、１１…上り信号光−電気変換器（上りＯ／Ｅ）、１２…試験信号光−電気変換器（試験Ｏ／Ｅ）、２０…下り信号電気−光変換器（下りＥ／Ｏ）、２１…上り信号電気−光変換器（上りＥ／Ｏ）、２２…試験信号電気−光変換器（試験Ｅ／Ｏ）、３０…下り信号可変遅延器（下りＤＥＬ）、３１…上り信号可変遅延器（上りＤＥＬ）、３２…試験信号可変遅延器（試験ＤＥＬ）、４０…試験信号発生器、４１…光路長差検出器、４２…ＣＤＲエラー検出器、４３…波長選択フィルタ、５０…制御装置、５１…検出信号線、５２…可変遅延器制御線、１００…局側伝送装置、１０１…加入者側伝送装置、１０２…現用光ファイバ、１０３…上部迂回用光ファイバ、１０４…下部迂回用光ファイバ、２０１…下部光分岐カプラ、２０２…上部光分岐カプラ、３００…可変遅延器入力端子、３０１…Ａ系統選択スイッチ、３０２…Ａ系統可変遅延デバイス、３０３…Ｂ系統可変遅延デバイス、３０４…Ｂ系統選択スイッチ、３０５…ＡＢ系統合成回路、３０６…可変遅延器出力端子、３１０…可変遅延半導体素子、３１１…半導体マルチプレクサ、３１２…電気−光変換器、３１３…光−電気変換器、３１４…光ファイバ、３３０…半導体遅延部、３３１…光遅延部。

Claims (8)

1. 光通信信号を伝搬する現用光伝送路に対し、当該現用光伝送路から分岐された状態で並行に配置される前記光通信信号の迂回線路ユニットと、
   前記現用光伝送路と前記迂回線路ユニットとの間の線路長の差により生じる遅延時間を調整する遅延制御ユニットと
   を具備し、
   前記迂回線路ユニットは、
   前記現用光伝送路から分岐された光通信信号を受光して電気信号に変換する光通信用の光−電気変換手段と、
   前記光通信用の光−電気変換手段により変換された電気信号を、設定された遅延量に応じて遅延処理する光通信用の可変遅延手段と、
   前記光通信用の可変遅延手段により遅延処理された電気信号を光通信信号に変換し、この変換された遅延処理後の光通信信号を前記現用光伝送路へ送出する光通信用の電気−光変換手段と
   を備え、
   前記遅延制御ユニットは、
   前記現用光伝送路と前記迂回線路ユニットとの間の線路長の差を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された線路長の差に基づいて、当該線路長の差を減少させるべく前記光通信用の可変遅延器の遅延量を制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする光伝送路二重化装置。
2. 前記検出手段は、
   前記現用光伝送路から分岐された光通信信号を受光して、当該受光された光通信信号とは波長の異なる光試験信号を生成し、この生成された光試験信号を前記現用光伝送路及び迂回線路ユニットへ送出する試験信号生成手段と、
   前記現用光伝送路を伝搬した光試験信号と、前記迂回線路ユニットを伝搬した光試験信号をそれぞれ受信し、この受信された各光試験信号を比較することにより前記線路長の差の有無を判定する判定手段と
   を、有することを特徴とする請求項１記載の光伝送路二重化装置。
3. 前記迂回線路ユニットは、
   前記試験信号生成手段から送出された光試験信号を受光して電気信号に変換する試験用の光−電気変換手段と、
   前記試験用の光−電気変換手段により変換された電気信号を、設定された遅延量に応じて遅延処理する試験用の可変遅延手段と、
   前記試験用の可変遅延手段により遅延処理された電気信号を光通信信号に変換し、この変換された遅延処理後の光通信信号を前記判定手段に入力する試験用の電気−光変換手段と
   を、さらに備え、
   前記制御手段は、前記判定手段により前記線路長の差が有ると判定された場合に、前記試験用の可変遅延手段の遅延量を単位量ずつ複数回に渡り変化させ、この遅延量の変化により前記線路長の差が無いと前記判定手段により判定されたとき、このときの試験用の可変遅延手段の遅延量を前記光通信用の可変遅延手段に設定することを特徴とする請求項２記載の光伝送路二重化装置。
4. 前記光通信用の可変遅延手段は、
   ２系統の可変遅延デバイスと、
   これらの可変遅延デバイスを選択的に前記光通信用の光−電気変換手段と光通信用の電気−光変換手段との間に接続する選択スイッチと
   を、有し、
   前記制御手段は、前記選択スイッチを制御することにより前記２系統の可変遅延デバイスを前記光通信用の光−電気変換手段と光通信用の電気−光変換手段との間に交互に接続させ、接続されていない状態の可変遅延デバイスに対し遅延量を設定することを特徴とする請求項２記載の光伝送路二重化装置。
5. 前記光通信用の可変遅延手段及び試験用の可変遅延手段は、
   主として前記検出された線路長の差を減少させるための遅延量を第１の単位で設定可能な第１の可変遅延回路と、
   主として可変遅延手段間の遅延量の個体差を調整するための遅延量を前記第１の単位より小さい第２の単位で設定可能な第２の可変遅延回路と
   を、有することを特徴とする請求項２又は３記載の光伝送路二重化装置。
6. 前記第１の可変遅延回路は、
   各々が設定すべき単位遅延量を有する複数の光遅延器と、
   前記複数の光遅延器の各々を遅延信号路に挿脱可能に接続する切替スイッチと
   を、備え、
   前記複数の光遅延器は、
   遅延信号路から入力された電気信号を光信号に変換する電気−光変換器と、
   前記設定すべき遅延量に対応する線路長を有し前記電気−光変換器により変換された光信号を伝搬する遅延用光ファイバと、
   前記遅延用光ファイバにより伝搬された光信号を電気信号に変換して前記遅延信号路へ出力する光−電気変換器と
   を有することを特徴とする請求項５記載の光伝送路二重化装置。
7. 前記第２の可変遅延回路は、半導体素子からなる複数の可変遅延素子を有し、これらの可変遅延素子のうち第１の可変遅延素子群には可変遅延手段間の遅延量の個体差を調整するための遅延量が割り当てられ、他の第２の可変遅延素子群には前記第１の可変遅延回路に設定された遅延量の微調整をするための遅延量が割り当てられることを特徴とする請求項５記載の光伝送路二重化装置。
8. 光通信信号を伝搬する現用光伝送路に対し当該現用光伝送路から分岐された状態で並行に配置される光通信信号用の迂回線路と、この光通信信号用の迂回線路に対し並列に配置される光試験信号用の迂回線路と、前記現用光伝送路と前記光通信信号用の迂回線路との間の線路長の差により生じる遅延時間を調整する遅延制御ユニットとを具備し、前記光通信信号用の迂回線路及び前記光試験信号用の迂回線路が、前記現用光伝送路から分岐された光信号を電気信号に変換したのち可変遅延器により遅延処理し、この遅延処理された電気信号を光信号に変換して前記現用光伝送路へ送出するように構成された光伝送路二重化装置で用いられる光伝送路二重化方法にであって、
   前記遅延制御ユニットが、前記光試験信号用の迂回線路に設けられた試験用可変遅延器の遅延量を変化させながら、前記現用光伝送路を伝搬した光試験信号と前記光試験信号用の迂回線路を伝搬した光試験信号の各受信結果を比較することにより、前記線路長の差の有無を判定する工程と、
   前記遅延制御ユニットが、前記線路長の差が無いと判定されたときの前記試験用可変遅延器の遅延量を、前記光通信信号用の迂回線路に設けられた可変遅延器に設定する工程と
   を具備することを特徴とする光伝送路二重化方法。

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