JP2015115751A - 光回線障害検出装置、光／無線回線切替装置および光伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】光回線の障害検出に用いる光源などの光デバイスが故障した場合でも光回線の障害を誤りなく検出でき、光回線を冗長用無線回線に正確に切り替えできるようにすること。
【解決手段】光/無線回線切替装置16-kは、それ自体では多波長の光を発振するが、特定波長の光が入射すると、単一波長の光を発振する注入同期可能な光源25を備える。光源25が発振した光は、光回線12-kを介して光/無線回線切替装置18-kに到達し、光反射器61で特定波長の光として反射されて戻る。その光を光源25に入射すると、光源25は、注入同期状態になる。ノッチフィルタ28、光検出器29および制御回路30で光源25の注入同期状態の変化を判定することにより光回線12-kの障害を検出し、光スイッチ22で光回線12-kから無線回線20-kに切り替える。
【選択図】図３

Description

本発明は、光回線障害検出装置、光/無線回線切替装置および光伝送システムに関し、特に、光回線の障害を誤りなく検出でき、光回線による光伝送から冗長用無線回線による無線伝送に正確に切り替えることができる光回線障害検出装置、光/無線回線切替装置および光伝送システムに関する。

近年の通信トラヒックの増大に応えるべく、通信品質の安定している光ファイバを通信媒体とした光伝送システムが、基幹ネットワークおよびアクセスネットワークにおいて広く導入されている。

光伝送システムで用いられている光ファイバが災害などにより切断などして障害が発生した場合、保守者がその障害箇所に駆けつけ、障害部分を含む区間を新たな光ファイバで置き換えれば、その障害を復旧できる。

光伝送システムにおける光回線に障害が発生した場合、光回線の障害点を無線回線で迂回することにより障害を救済するという手法も知られている。一般に、無線回線は、光回線に比べて通信帯域が狭いため、無線回線による無線伝送では、光伝送ほどの大容量性は得られないが、自由空間で通信可能となるので耐災害性が強いという利点がある。

特許文献１には、光通信ネットワークにおける光ファイバの故障および故障箇所を検出し、故障が検出された際に、通信手段を冗長用無線回線に切り替えて通信サービスを確保する故障箇所検出装置および通信経路切替方法が記載されている。これでは、受動光ネットワーク(PON: Passive Optical Network)の局側光終端装置(OLT: Optical Line Terminal)と加入者側光終端装置(ONU: Optical Network Unit)間のどの箇所で切断が生じた場合でも、同一の無線回線で救済する。

特許文献２には、光回線上に特定波長を反射する複数の光反射器を配置し、OTDR(Optical Time Domain Reflectmetry)技術により反射光の有無を検出して障害発生区間を特定するようにした光通信線路の監視方法が記載されている。

また、本発明者は、先に、監視対象の光ファイバの両端に光/無線回線切替ノードを設け、当該光/無線回線切替ノードに配置した光源の相互注入同期動作の変化により、監視対象の光ファイバの障害有無を判定する光伝送システムおよび回線切替えシステムを、特許文献３で提案した。

特開２０１０−２７８６２０号公報 特開平９−２００１３２号公報 特願２０１２−２６４８６１号(先願)

光伝送システムにおける光ファイバの切断などの障害の復旧を、保守者の作業により行うという手法では、復旧までに時間がかかるという課題がある。

特許文献１に記載の故障箇所検出装置および通信経路切替方法は、局側光終端装置と加入者側光終端装置間のどの箇所の切断でも同一の冗長用無線回線で救済するというものであるので、光回線の距離が長くなると、1つの冗長用無線回線では救済困難となるという課題がある。また、伝送容量が高くなると、数十GHzの通信帯域を持つ無線回線を使用しなければならず、使用する周波数が高くなる程、無線回線の距離が短くなってしまうという課題もある。

長距離かつ大容量の光回線を救済するために、光回線を複数の区間に分割し、各区間に対して冗長用無線回線を設けることが考えられるが、このような冗長構成では、無線回線の利用時に速度低下および不安定化が著しい。これを防ぐため、局所的に無線回線を利用することも考えられるが、この実現には、区間単位で切断を誤りなく検出する必要がある。

特許文献２に記載の光通信線路の監視方法では、光回線の切断位置を特定できるものの、複数箇所で発生した切断を同時に検出することができないという課題がある。

先に提案した特許文献３の光伝送システムおよび回線切替えシステムでは、複数箇所で発生した切断を局所的に特定することができる。しかし、災害などにより、光回線と無線回線の切り替えを行う回線セレクタが備える光源や光検出器などの光デバイスが故障する場合があり、その場合には、光回線に切断が生じたか否かに関係なく、光回線が切断したと誤判定される。このような場合でも、光回線の切断を誤りなく検出でき、光回線による光伝送から無線回線による無線伝送に確実に切り替えることができる構成が求められる。

本発明の目的は、上記課題を解決し、光回線の障害検出に用いられている光源や光検出器などの光デバイスが故障した場合でも、それを光回線の障害と誤って検出せず、光回線の障害を誤りなく検出できるようにし、光回線による光伝送から冗長用無線回線による無線伝送に正確に切り替えることができる光回線障害検出装置、光/無線回線切替装置および光伝送システム光／無線回線切替装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の光回線障害検出装置は、光伝送システムにおける監視対象の光回線の障害を検出する光回線障害検出装置であって、それ自体では多波長の光を発振するが、特定波長の光が入射されると、単一波長の光を発振するようになる注入同期可能な光源と、前記光源が発振する光を光回線に入射し、また、該光が光回線の他端に設けられた光反射器で特定波長の光として反射されて戻ってくる光を前記光源に入射するカプラと、前記光源の注入同期状態の変化を判定することにより光回線の障害を検出する検出手段を備えたことを特徴としている。

この光回線障害検出装置の検出手段は、前記光源が発振した光のうち、前記単一波長の光を除去するフィルタと、前記フィルタを通った光を受光する光検出器と、前記光検出器が受光した光の受光パワーを検出し、該受光パワーが予め設定した閾値以上か否かを判定して光回線の障害を検出する検出回路で構成できる。

本発明は、上記光回線障害検出装置と、光回線による光伝送と無線回線による無線伝送を切り替える制御手段を備え、前記制御手段が、前記光回線障害検出装置により光回線の障害が検出された場合、光回線による光伝送を無線回線による無線伝送に切り替える光/無線回線切替装置としても実現できる。

この光/無線回線切替装置では、さらに、相手側光/無線回線切替装置の光源により発振されて光回線を伝搬して到達した光を特定波長の光として反射して戻す光反射器を備えてもよい。

また、この光/無線回線切替装置では、制御手段が、さらに、前記光回線障害検出装置により光回線の障害が検出された場合にのみ、無線回線による無線伝送に必要な電源供給を開始させ、前記光回線障害検出装置により光回線の障害が検出されない場合には、無線回線による無線伝送に必要な電源供給を停止させるようにすることが好ましい。

本発明は、光伝送路が複数の区間に分割された光回線からなり、監視対象の光回線に障害が生じた時に該区間での光回線による光伝送を無線回線による無線伝送で救済する光伝送システムであって、前記監視対象の光回線の両端にそれぞれ上記光/無線回線切替装置を備えた光伝送システムとしても実現できる。

この光伝送システムでも、前記制御手段が、さらに、前記光回線障害検出装置により光回線の障害が検出された場合にのみ、無線回線による無線伝送に必要な電源供給を開始させ、前記光回線障害検出装置により光回線の障害が検出されない場合には、無線回線による無線伝送に必要な電源供給を停止させるようにすることが好ましい。

また、この光伝送システムでは、監視対象の２つの光回線が隣接している場合、その隣接部分では、両方の光回線に対する光/無線回線切替装置を一体化して構成してもよい。

本発明によれば、光回線の障害検出に用いる光源や光検出器などの光デバイスが故障した場合でも、それを光回線の障害と誤って検出することがないので、光回線の障害を誤りなく検出でき、光回線による光伝送から冗長用無線回線による無線伝送に正確に切り替えることができる。これにより、信頼性の高い光伝送システムを実現できる。

本発明に係る光伝送システムの一実施形態の概略構成を示すブロック図である。 図１の光回線に障害が生じた時の信号伝送経路を示す図である。 図１の光/回線切替装置の構成の一例を示すブロック図である。 注入同期可能な光源が発振する、注入同期前後の光スペクトラムの一例を示す図である。 図３の光反射器の構成例を示す図である。 図３の光反射器の他の構成例を示す図である。 図３の光反射器のさらに他の構成例を示す図である。 図３の光検出器への正常運用時と光回線切断発生時の入射光の光スペクトラムの一例を示す図である。

以下、図を参照して本発明を説明する。

図１は、本発明に係る光伝送システムの一実施形態の概略構成を示すブロック図である。

本実施形態の光伝送システムは、光送信装置(OTX)10、光受信装置(ORX)11、光回線12-1〜12-nを含む光伝送路12、光/無線切替装置16-1〜16-n,18-1〜18-nおよび無線回線20-1〜20-nを備える。

OTX10は、波長λ1の光信号を光伝送路12に送出する。ORX11は、光伝送路12を伝搬してきた光信号を受信する。なお、光信号の波長λ1は、光伝送路12の全体を通して同じでなくてもよい。

光伝送路12は、複数の光ファイバをシリアルに接続して構成され、OTX10から送出された光信号をORX11へと伝搬する。光回線12-1〜12-nは、監視対象の光回線であり、光伝送路12の適宜の区間とすることができるが、切断などの障害が比較的生じやすい区間とするのが好ましい。例えば、光伝送路12が橋梁を通る区間や架空設置される区間などは、災害時などに障害が生じやすい。

光/無線切替装置16-1〜16-n,18-1〜18-nはそれぞれ、光回線12-1〜12-nの両端に配備され、光回線12-1〜12-nに障害が生じた時に、これを検知して光回線12-1〜12-nによる光伝送を無線回線20-1〜20-nによる無線伝送に自律的に切り替える。また、光回線12-1〜12-nの障害が復旧すれば、これを検知して無線回線20-1〜20-nによる無線伝送を光回線12-1〜12-nによる光伝送に自律的に切り替える。

無線回線20-1〜20-nは、光回線12-1〜12-nに障害が生じた時に、光回線12-1〜12-nによる光伝送に代えて信号を無線伝送する冗長化構成として配備される。

なお、光/無線回線切替装置18-kと16-(k+1) (k=1,2,・・・,n-1)間の区間は冗長化構成となっていないが、その区間は、障害が比較的生じにくい部分である。また、その区間を短距離にすれば、その区間で障害が生じる可能性をさらに低減できる。

この光伝送システムは、複数の光ファイバをシリアルに接続して光伝送路12を構成し、光回線12-1〜12-nの各光ファイバの両端に光/無線切替装置16-1〜16-n,18-1〜18-nを配備し、さらに、光/無線切替装置16-1〜16-n,18-1〜18-nに無線回線20-1〜20-nを接続することにより構成できる。

光回線12-1〜12-nの何れにも障害が生じていない時(正常運用時)、光/無線切替装置16-1〜16-n,18-1〜18-nは、OTX10から送出された光信号をORX11側に転送する。したがって、OTX10から送出された光信号は、光回線12-1〜12-nを含む光伝送路12により伝搬されてORX11に入射する。図１には、正常運用時の信号伝送経路も図示してある。

なお、OTX10から送出される光信号は、デジタル変調された光信号でも、RoF(Radio over Fiber)のようにアナログ変調された光信号でもよい。また、図１は、光信号がOTX10側からORX11側へ伝搬される片方向通信の場合を示しているが、光伝送路12の両端にそれぞれ光送受装置を配備すれば、それらの間で両方向に光信号を送受する双方向通信も可能である。

光回線12-1〜12-nの何れかに障害が生じた時、障害が生じた光回線の両端に配備された光/無線切替装置がその障害を検知し、障害箇所の光回線による光伝送を無線回線による無線伝送に自律的に切り替える。

図２は、図１の光伝送システムにおいて、光回線12-1と12-nに同時に障害が生じた場合の信号伝送経路を示している。同図に示すように、光回線12-1と12-nに同時に障害が生じた場合、光回線12-1と12-nによる光伝送から無線回線20-1と20-nによる無線伝送に切り替えられる。このように、OTX10から送出された光信号は、障害発生箇所のみで無線回線による無線伝送を利用されてORX11に到達し、OTX10とORX11間では、冗長用無線回線を一部で使った信号伝送経路が形成される。

後述するように、本発明では、注入同期可能な光源から光回線に送出された光の反射光によって自光源が注入同期状態にされているか否かという現象を利用して障害を検知するので、光回線により光が伝送されなくなる、あるいは伝送されても光源を注入同期状態にするのに不十分となる場合に障害が検知されるが、その障害の典型は、光回線の切断であるので、以下では、障害を光回線の切断として説明する。

図３は、図１の光/回線切替装置の構成の一例を示すブロック図であり、ここでは、光回線12-k(k=1,2,・・・,n)のOTX10側に配備された光/回線切替装置16-kとORX11側に配備された光/回線切替装置18-kを示している。

光/回線切替装置16-kは、光入力端子21、光スイッチ22、波長分割多重(WDM: Wavelength Division Multiplexing)光カプラ23、光出力端子24、光源(LD: Laser Diode)25、光スプリッタ26、WDM光カプラ27、光ノッチフィルタ28、光検出器(PD: Photodiode)29、制御回路30、反射器(OR: Optical Reflector)31、光/電気変換器(O/E)32、電源装置33および電源供給装置(PS)34を備える。

光/回線切替装置18-kは、光入力端子51、光スイッチ52、WDM光カプラ53、光出力端子54、LD55、光スプリッタ56、WDM光カプラ57、光ノッチフィルタ58、PD59、制御回路60、OR61、電気/光変換器(E/O)62、電源装置63およびPS64を備える。

O/E32およびE/O62には、光回線12-kに対する冗長用無線回線20-kを構成するアンテナ71,72がそれぞれ接続される。

まず、光/回線切替装置16-kを構成する各要素について説明する。

光入力端子21は、OTX10(図１)側から入射された波長λ1の光信号(以下、光信号λ1と称する)を受け、それを光スイッチ22に与える。

光スイッチ22は、光信号λ1の伝送経路を光回線12-k側か無線回線20-k側かに切り替える光学デバイスであり、光回線12-kに切断が生じていない時、すなわち、正常運用時には、光端子AとBが接続状態となっている。したがって、正常運用時、光信号λ1は、光スイッチ22をA→Bに通過し、WDM光カプラ23に入射する。

ここで、光回線12-kに切断が生じると、それが制御回路30で検出され、それをトリガとして、光スイッチ22は、光端子AとCの接続状態に切り替えられる。したがって、光回線12-kに切断が生じると、光信号λ1は、光スイッチ22をA→Cに通過し、O/E32に入射する。なお、光スイッチ22は、災害などによる自身の故障を考慮して自己保持型とするのが好ましい。

WDM光カプラ23は、光スイッチ22をA→Bに通過して入射した光信号λ1とWDM光カプラ27から入射した波長λ2および波長λ3の光を合波する。また、WDM光カプラ23は、光出力端子24側から入射した波長λ2および波長λ3の光をWDM光カプラ27に入射させる。

なお、波長λ2の光と波長λ3の光は、詳細は後述するが、光回線12-kの切断を検出するための監視光である。以下では、光/回線切替装置16-k側から光/回線切替装置18-k側に送出される波長λ2の光を監視光λ2と称し、それが光/回線切替装置18-k側で反射して戻ってくる波長λ2の光を反射光λ2と称し、また、光/回線切替装置18-k側から光/回線切替装置16-k側に送出される波長λ3の光を監視光λ3と称し、それが光/回線切替装置16-k側で反射して戻ってくる波長λ3の光を反射光λ3と称する。

光出力端子24は、WDM光カプラ23により合波された光信号λ1と監視光λ2および反射光λ3を光回線12-kに入射させ、また、光回線12-kから入射された反射光λ2および監視光λ3をWDM光カプラ23に入射させる。

LD25は、注入同期可能な光源であり、監視光λ2を発振して光スプリッタ26に入射させる。注入同期可能な光源は、それ自体ではある程度広がりのある波長範囲の光を発振するが、外部から何れかの発振波長に近い波長の光が入射されると、注入同期により、該波長に近い発振波長を単一波長とした発振に強制される。

注入同期可能な光源には、例えば、ファブリ・ペロー共振構造の半導体レーザがある。ファブリ・ペロー共振構造の半導体レーザは、光が通過する活性層の両端に反射面を設けた共振構造によりレーザ発振し、その反射面間の距離に依存した多数の波長でレーザ発振するが、外部から何れかの発振波長に近い波長の光が入射すると、注入同期により、その波長に近い発振波長を単一波長としてレーザ発振する。

LD25は、上述したように、それ自体では中心波長をλ2とする多波長の発振状態となり、ある程度広がりのある波長範囲の光を監視光λ2として送出するが、後述するように、波長λ2の光が入射されると、注入同期し、多波長の発振状態から波長λ2の単一波長の発振状態に遷移し、単一波長λ2の光を監視光λ2として送出する。本発明では、LD25自身が送出した監視光λ2で注入同期させていることから、以下では、この動作を自己注入同期と称する。なお、動作環境の影響などで、LD25に入射される光の波長が、LD25の発振波長と多少ずれたとしても、LD25は、発振する多波長の光のうち、入射された光の波長に近い単一波長の光を発振する。

図４は、LD25の発振スペクトルを示し、同図(a)は、自己注入同期前の発振スペクトルの例であり、同図(b)は、自己注入同期後の発振スペクトルの例である。LD25は、自己注入同期前には、図４(a)に示すように、波長λ2を中心波長とする多波長の監視光λ2を発振するが、自己注入同期後には、図４(b)に示すように、入射された光の波長λ2に最も近い波長の単一波長の監視光λ2を発振し、他の波長の光は抑圧される。

光スプリッタ26は、LD25から送出された監視光λ2をパワー分割する。パワー分割された監視光λ2の一方は、WDM光カプラ27に入射し、他方は、光ノッチフィルタ28に入射する。また、光スプリッタ26は、LD25を自己注入同期(発振波長を単一波長λ2に強制)させるために、WDM光カプラ27から入射された反射光λ2をLD25に入射させる。

WDM光カプラ27は、入射された光を合波し、また、波長分離する機能を有する受動光デバイスであり、LD25から送出された監視光λ2とOR31で反射された反射光λ3を合波してWDM光カプラ23に入射させる。また、WDM光カプラ27は、WDM光カプラ23から入射された反射光λ2および監視光λ3を波長分離し、反射光λ2を光スプリッタ26に入射させ、監視光λ3をOR31に入射させる。なお、波長λ2とλ3は、WDM光カプラ27で合波および波長分離できる程度に十分離れているものとする。

光ノッチフィルタ28は、波長λ2近傍の光のみを選択的に吸収し、それ以外の波長の光を透過させる光フィルタ特性を有し、LD25から送出された監視光λ2の一部を抽出して、PD29に入射させる。なお、光ノッチフィルタ28の光吸収波長範囲は、自己注入同期状態にあるLD25が発振した光を全て吸収できるように、OR61の光反射波長範囲と同一とするか、それよりも広くすることが好ましい。

PD29は、光ノッチフィルタ28を通って漏れてきた監視光λ2を受光して電気信号に変換し、それを制御回路30に供給する。

制御回路30は、PD29で受光された監視光λ2の受光パワーに基づいてLD25が自己注入同期状態にあるかどうかを監視し、その監視結果によりトリガ信号を発生して光スイッチ22の光端子間の接続を制御する。また、制御回路30は、PS34の動作/不動作状態を制御してO/E33への電源供給を制御する。

具体的には、LD25が自己注入同期状態にあって、PD29で受光された監視光λ2の受光パワーが予め設定された閾値未満である場合には、光端子AとBを接続状態にするとともに、PS34を不動作状態にしてO/E33への電源供給を停止させ、LD25が自己注入同期状態から外れて、PD29で受光された監視光λ2の受光パワーが予め設定された閾値以上になった場合には、その検出をトリガとして、光端子AとCの接続状態に切り替えるとともに、PS34の動作状態にしてO/E33への電源供給を開始させる。

OR31は、WDM光カプラ27から入射した監視光λ3のうち、波長λ3の近傍の光のみを反射させ、反射光λ3をWDM光カプラ27に戻す。

図５は、OR31の構成例を示すブロック図である。本構成例のOR31は、光反射素子80と光終端素子81からなり、WDM光カプラ27から送出された監視光λ3が光反射素子80に入射する。光反射素子80は、中心波長λ3の光のみを全反射する受動光デバイスであり、これには、例えば、ファイバ・ブラッグ・グレーティングを用いることができる。

光反射素子80を通過した監視光λ3は、光終端素子81に入射して吸収される。光反射素子80からの反射光λ3が再びWDM光カプラ27に入射する。なお、光反射素子80の光反射波長範囲は、LD25の発振波長に比べて十分に狭いものとする。

図６は、OR31の他の構成例を示すブロック図である。本構成例の0R31は、光サーキュレータ82、光増幅素子83および光フィルタ84からなり、WDM光カプラ57から送出された監視光λ3が光サーキュレータ82に入射する。光サーキュレータ82は、監視光λ2を光増幅素子83に入射させ、光フィルタ84の方向へは入射させない。光増幅素子83は、監視光λ2を光増幅する。光増幅素子83は、例えば、希土類添加光ファイバや半導体などで実現できる。光増幅素子83で光増幅された監視光λ2は、光フィルタ84に入射する。

光フィルタ84は、中心波長λ2の光のみを通過させる。フィルタ84を通過した監視光λ2は、反射光λ2としてサーキュレータ84を通ってWDM光カプラ27に入射する。なお、光フィルタ84は、通過波長範囲がLD25の発振波長に比べて十分に狭い光帯域通過フィルタで構成すればよい。なお、ここでは、監視光λ2の光パワー低下を補うために光増幅素子83を設けているが、監視光λ2の伝搬損失が小さい場合、例えば光回線12-kが十分に短い場合には、光増幅素子83を省略できる。

図７は、OR31のさらに他の構成例を示すブロック図である。本構成例の0R31は、反射型半導体光増幅器(RSOA: Reflective Semiconductor Optical Amplifier)90からなる。RSOAは、入射した光を増幅・反射する反射型の半導体光デバイスであり、RSOA90は、WDM光カプラ27から送出された監視光λ3を増幅した後、再びWDM光カプラ27へ入射させる。

O/E32は、光スイッチ22をA→Cに通過して入射される光信号λ1を電気信号に変換し、それを無線回線20-kを構成するアンテナ70に与える。アンテナ70から放射された無線信号は、無線回線20-kにより伝送されて光／無線回線変換装置18-K側のアンテナ71で受信される。なお、無線回線20-kを伝搬する無線信号の周波数は任意でよい。

電源装置33は、LD25、PD29および制御回路30に電源を供給する。なお、電源装置33は、数年程度は帯域可能な電池のみで電源供給できる構成であることが好ましい。

PS34は、制御回路30に制御されてO/E32に対する電源供給の開始/停止を行う。無線回線20-kは冗長用であることから、正常運用時には信号伝送を行わない構成にすることが好ましい。したがって、ここでは、光回線12-kが切断した場合にのみPS34を起動してO/E32を動作させ、無線回線20-kによる無線伝送を可能にしている。なお、PS34は、光回線12-kが復旧するまでの数時間程度は、電源供給が可能なバッテリ容量を備えていることが好ましい。

次に、光/回線切替装置18-kを構成する各要素について説明する。この構成は、光/回線切替装置16-kとほぼ同様である。

光入力端子51は、光回線12-kから入射された光信号λ1と監視光λ2および反射光λ3を受け、それをWDM光カプラ54に入射させる。

WDM光カプラ54は、光入力端子51を通して入射された光信号λ1と監視光λ2および反射光λ3を波長分離し、光信号λ1を光スイッチ53に与え、監視光λ2および反射光λ3をWDM光カプラ57に入射させる。また、WDM光カプラ54は、WDM光カプラ57から入射された反射光λ2および監視光λ3を光入力端子51を通して光回線12-kに入射させる。WDM光カプラ54は、WDM光カプラ23と同じ光フィルタ特性を持つ。

光スイッチ53は、制御回路60により制御されて、光信号λ1の伝送経路を光回線12-k側か無線回線20-k側かに切り替える光学デバイスであり、光回線12-kに切断が生じていない時、すなわち、正常運用時には、光端子AとBが接続状態となっている。したがって、正常運用時、光信号λ1は、光スイッチ53をB→Aに通過する。また、光回線12-kに切断が生じると、光スイッチ22は、光端子AとCの接続状態に切り替えられる。したがって、光回線12-kに切断が生じると、E/O62からの光信号λ1が光スイッチ53をC→Aに通過する。

光出力端子52は、光スイッチ53を通過した光信号λ1を、後段の光回線12-(k+1)またはORX11に入射させる。

LD55は、LD25と同様に、注入同期可能な光源であり、監視光λ3を発振して光スプリッタ56に入射させる。LD25は、それ自体では中心波長をλ3とする多波長の発振状態であり、ある程度広がりのある波長範囲の光を監視光λ3として発振するが、波長λ3の光が入射されると、注入同期し、多波長の発振状態から波長λ3の単一波長の発振状態に遷移し、単一波長λ3の光を監視光λ3として送出する。

光スプリッタ56は、LD55から送出された監視光λ3をパワー分割する。パワー分割された監視光λ3の一方は、WDM光カプラ57に入射し、他方は、光ノッチフィルタ58に入射する。また、光スプリッタ56は、LD55を自己注入同期させるために、WDM光カプラ57から入射した反射光λ3をLD55に入射させる。

WDM光カプラ57は、WDM光カプラ54から入射された監視光λ2および反射光λ3を波長分離し、反射光λ3を光スプリッタ56に入射させ、監視光λ2をOR61に入射させる。また、WDM光カプラ57は、LD55から送出された監視光λ3とOR61で反射された反射光λ2を合波してWDM光カプラ54に入射させる。WDM光カプラ57は、WDM光カプラ27と同じ光フィルタ特性を持つ。

光ノッチフィルタ58は、波長λ3近傍の光のみを選択的に吸収し、それ以外の波長の光を透過させる光フィルタ特性を有し、LD55から送出された監視光λ3の一部を抽出してPD59に入射させる。光ノッチフィルタ58の光吸収波長範囲は、自己注入同期状態にあるLD55の光を全て吸収できるように、OR31の光反射波長範囲と同一とするか、それよりも広くすることが好ましい。

PD59は、光ノッチフィルタ58を通って漏れてきた監視光λ3を受光して電気信号に変換し、それを制御回路30に供給する。

制御回路60は、PD59で受光された監視光λ3の受光パワーに基づいてLD55が自己注入同期状態にあるかどうかを監視し、その監視結果によりトリガ信号を発生して光スイッチ52の光端子間の接続を制御する。また、制御回路60は、PS64の動作/不動作状態を制御してE/O62への電源供給を制御する。

具体的には、LD55が自己注入同期状態にあって、PD59で受光された監視光λ3の受光パワーが予め設定された閾値未満である場合には、光端子AとBを接続状態にするとともに、PS64を不動作状態にしてE/O62への電源供給を停止させ、LD55が自己注入同期状態から外れて、PD59で受光された監視光λ3の受光パワーが予め設定された閾値以上となった場合には、その検出をトリガとして光端子AとCの接続状態に切り替えるとともに、PS64の動作状態にしてE/O62への電源供給を開始させる。

OR61は、WDM光カプラ57から入射された監視光λ2のうち、波長λ2の近傍の光のみを反射させ、反射光λ2をWDM光カプラ57に戻す。

E/O62は、無線回線20-kを構成するアンテナ71から供給される電気信号を光信号供給λ1に変換し、それを光スイッチ53の光端子Cに与える。

電源装置63は、LD55、PD59および制御回路60に電源を供給する。電源装置63は、数年程度は帯域可能な電池のみで電源供給できる構成であることが好ましい。

PS64は、制御回路60に制御されてE/O62に対する電源供給の開始/停止を行う。無線回線20-kは冗長用であることから、正常運用時には信号伝送を行わない構成にすることが好ましい。したがって、ここでは、光回線12-kが切断した場合にのみ、PS34を起動してE/O62を動作させ、無線回線20-kによる無線伝送を可能にしている。PS64は、光回線12-kが復旧するまでの数時間程度は、電源供給が可能なバッテリ容量を備えていることが好ましい。

次に、図３における動作を説明する。

光回線12-kに切断が生じていない時、すなわち、正常運用時、光/回線切替装置16-kのLD25から送出された監視光λ2は、光プリッタ26、WDM光カプラ27,23を通って光回線12-kに入射し、そこを伝搬して光/回線切替装置18-kに到達する。

光/回線切替装置18-kでは、監視光λ2は、WDM光カプラ54,57を通ってOR61に入射する。OR61は、監視光λ2のうちの波長λ2の近傍の光のみを反射させ、反射光λ2をWDM光カプラ57に戻す。反射光λ2は、WDM光カプラ57,54を通って光回線12-kに入射し、そこを伝搬して光/回線切替装置16-kに到達する。

光/回線切替装置16-kでは、反射光λ2は、WDM光カプラ23,27を通り、さらに、光プリッタ26を通ってLD25に入射する。波長λ2の近傍の光のみの反射光λ2がLD25に入射すると、LD25は、自己注入同期状態となり、LD25が送出する光は、図４(b)に示すように、単一波長の光λ2となる。

ノッチフィルタ28は、波長λ2近傍の光のみを選択的に吸収し、それ以外の波長の光を透過させる光フィルタ特性を有するので、そこを通ってPD29に入射される光は殆どなくなり、PD29で受光される光の受光パワーは微弱となる。

図８(a)は、正常運用時にノッチフィルタ28を通ってPD29に入射される監視光λ2の強度を示す図である。同図に示すように、ノッチフィルタ28を通ってPD29に入射される監視光λ2は極めて微弱となる。

制御回路30は、PD29で受光される光の受光パワーが所定閾値未満であることを検出し、光スイッチ22を光端子AとBの接続状態に制御するとともに、PS34を不動作状態にしてO/E32への電源供給を停止させる。

光/回線切替装置18-kのLD55から送出された監視光λ3による動作も同様である。すなわち、光回線12-kに切断が生じていない時、制御回路60は、PD59で受光される光の受光パワーが所定閾値未満であることを判定し、光スイッチ53を光端子AとBの接続状態に制御するとともに、PS64を不動作状態にしてE/O62への電源供給を停止させる。

以上のように、光回線12-kに切断が生じていない時、光スイッチ22,53では光端子AとBが接続状態であり、光信号λ1は、光回線12-kを介して後段の光回線12-(k+1)またはORX11に入射する。

ここで、光回線12-kに切断が生じると、光/回線切替装置16-kのLD25から送出された監視光λ2は、光/回線切替装置18-kに到達しない。したがって、反射光λ2がLD25に入射しない。この場合、LD25は、中心波長をλ2とする多波長の発振状態となり、LD25は、図４(a)に示すように、ある程度広がりのある波長範囲の監視光λ2を送出する。

ノッチフィルタ28は、波長λ2近傍の光を吸収するが、それ以外の波長の光がノッチフィルタ28から漏れ込んでPD29に入射される。これにより、PD29では有意な一定値以上の光パワーの監視光λ2が受光されるようになり、その受光パワーが増大する。

図８(b)は、光回線断発生時にノッチフィルタ28を通ってPD29に入射する監視光λ2の強度を示す図である。同図に示すように、波長λ2近傍以外の波長の監視光λ2がノッチフィルタ28から漏れ込んでPD29に入射されるので、PD29で受光される監視光λ2の受光パワーが増大する。

制御回路30は、PD29が受光した監視光λ2の受光パワーが所定閾値以上に増大したことを検知して、光スイッチ22を光端子AとCの接続状態に切り替えるとともに、PS34を動作状態にしてO/E32への電源供給を開始させる。

光/回線切替装置18-kのLD55から送出された監視光λ3による動作も同様であり、制御回路60は、PD59で受光された監視光λ3の受光パワーが所定閾値以上に増大したことを検知して、光スイッチ53を光端子AとCの接続状態に切り替えるとともに、PS64を動作状態にしてE/O62への電源供給を開始させる。

これにより、光信号λ1は、光スイッチ22 をA→Cに通過してO/E32に入射し、そこで電気信号に変換されてアンテナ70に与えられ、電気信号として無線回線20-kを介してアンテナ71に伝送される。アンテナ71に伝送された電気信号は、E/O62で再び光信号λ1に変換され、光スイッチ53をC→Aに通過して光出力端子52から後段の光回線12-(k+1)またはORX11に伝送される。

以上は、光回線12-kに切断が生じた場合の動作であるが、光回線12-kが復旧すると、LD25は自己注入同期状態となり、PD29で受光される監視光λ2の受光パワーが微弱となる。制御回路30は、PD29で受光される監視光λ2の受光パワーが所定閾値未満であることを検知し、光スイッチ22を光端子AとBの接続状態に切り替えるとともに、PS34を不動作状態にしてO/E32への電源供給を停止させる。

また、LD55も自己注入同期状態となり、PD59で受光される監視光λ3の受光パワーも微弱となる。制御回路60は、PD59で受光される監視光λ3の受光パワーが所定閾値未満であることを検知し、光スイッチ53を光端子AとBの接続状態に切り替えるとともに、PS34を不動作状態にしてO/E32への電源供給を停止させる。

上記実施形態よれば、光回線12-kに切断が生じた場合にのみ、PD29,59で受光される監視光λ2,λ3の受光パワーが所定閾値以上となり、正常運用時には、その受光パワーは微小であるので、たとえ、PD29,59が故障したとしても、光回線12-kに切断が生じたと誤って検出することがない。また、LD25,55が自身が送出した監視光λ2,λ3の反射光λ2,λ3で自己注入同期する構成であるので、たとえ、LD25,55が故障したとしても、PD29,59で受光される監視光λ2,λ3の受光パワーは変わらず、光回線12-kに切断が生じたと誤って検出することもない。これにより、高い信頼性で光回線12-kに切断が生じたことを検出できる。

以上、実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、光/無線回線切替装置18-kと16-(k+1)間の、冗長化構成を持たない光回線をなくし、光/無線回線切替装置18-kと16-(k+1)を一体化してもよい。この構成によれば、冗長化構成を持たない光回線をなくすことができ、また、切断が生じた箇所のみを迂回する信号伝送路が形成されるので、光伝送システムの信頼性をさらに高めることができる。

また、上記実施形態は、本発明を光伝送システムとして実現したものであるが、本発明は、自己注入同期可能な光源での自己注入同期状態の変化を判定して光回線の障害を検出するという共通する特徴により、光/無線切替装置としても光回線障害検出装置としても実現できるものである。

光回線障害検出装置では、注入同期可能な光源と、該光源が発振する光を光回線に入射し、また、該光が光回線の他端に設けられた光反射器で反射して特定波長の光として戻る光を光源に入射するカプラと、光源の注入同期状態の変化を判定して光回線の障害を検出する検出手段を備えればよい。なお、監視対象とする区間の光回線の他端側は、光回線障害検出装置から送出した多波長の光を特定波長の光として反射する光反射器を備えるものとする。また、光/無線切替装置では、光回線障害検出装置での監視結果に従って光回線による光伝送と無線回線による無線伝送を切り換えるようにすればよい。

本発明は、光伝送システムにおける光伝送路の障害を監視し、障害区間を無線回線で救済するのに有用である。

10・・・光送信装置(OTX)、11・・・光受信装置(ORX)、12・・・光伝送路、12-1〜12-n・・・光回線、16-1〜16-n,16-k,18-1〜18-n,18-k・・・光/無線切替装置、20-1〜20-n,20-k・・・無線回線、21,51・・・光入力端子、22,52・・・光スイッチ、23,27,53,57・・・波長分割多重(WDM)光カプラ、24,54・・・光出力端子、25,55・・・光源(LD)、26,56・・・光スプリッタ、28,58・・・光ノッチフィルタ、29,59・・・光検出器(PD)、30,60・・・制御回路、31,61・・・反射器(OR)、32,62・・・光/電気変換器(O/E)、33,63・・・電源装置、34,64・・・電源供給装置(PS)、80・・・光反射素子、81・・・光終端素子、82・・・光サーキュレータ、83・・・光増幅素子、84・・・光フィルタ、90・・・反射型半導体光増幅器(RSOA)

Claims (8)

1. 光伝送システムにおける監視対象の光回線の障害を検出する光回線障害検出装置であって、
   それ自体では多波長の光を発振するが、特定波長の光が入射されると、単一波長の光を発振するようになる注入同期可能な光源と、
   前記光源が発振する光を光回線に入射し、また、該光が光回線の他端に設けられた光反射器で特定波長の光として反射されて戻ってくる光を前記光源に入射するカプラと、
   前記光源の注入同期状態の変化を判定することにより光回線の障害および復旧を検出する検出手段を備えたことを特徴とする光回線障害検出装置。
2. 前記検出手段は、
   前記光源が発振した光のうち、前記単一波長の光を除去するフィルタと、
   前記フィルタを通った光を受光する光検出器と、
   前記光検出器が受光した光の受光パワーを検出し、該受光パワーが予め設定した閾値以上か否かを判定して光回線の障害を検出する検出回路を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光回線障害検出装置。
3. 請求項１または２に記載の光回線障害検出装置と、
   光回線による光伝送と無線回線による無線伝送を切り替える制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記光回線障害検出装置により光回線の障害が検出された場合、光回線による光伝送を無線回線による無線伝送に切り替えることを特徴とする光/無線回線切替装置。
4. さらに、相手側光/無線回線切替装置の光源により発振されて光回線を伝搬して到達した光を特定波長の光として反射して戻す光反射器を備えたことを特徴とする請求項３に記載の光/無線回線切替装置。
5. 前記制御手段は、さらに、前記光回線障害検出装置により光回線の障害が検出された場合にのみ、無線回線による無線伝送に必要な電源供給を開始させ、前記光回線障害検出装置により光回線の障害が検出されない場合には、無線回線による無線伝送に必要な電源供給を停止させることを特徴とする請求項３または４に記載の光/無線回線切替装置。
6. 光伝送路が複数の区間に分割された光回線からなり、監視対象の光回線に障害が生じた時に該区間での光回線による光伝送を無線回線による無線伝送で救済する光伝送システムであって、
   前記監視対象の光回線の両端にそれぞれ請求項４に記載の光/無線回線切替装置を備えたことを特徴とする光伝送システム。
7. 前記制御手段は、さらに、前記光回線障害検出装置により光回線の障害が検出された場合にのみ、無線回線による無線伝送に必要な電源供給を開始させ、前記光回線障害検出装置により光回線の障害が検出されない場合には、無線回線による無線伝送に必要な電源供給を停止させることを特徴とする請求項６に記載の光伝送システム。
8. 監視対象の２つの光回線が隣接し、その隣接部分では、両方の光回線に対する光/無線回線切替装置が一体化されていることを特徴とする請求項６または７に記載の光伝送システム。