JP2015154272A - 光パス切替装置および通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】現用の伝送路に異常が発生した際に、外部からの電源を必要とせずに予備の伝送路の光信号へ切り替えることができる光パス切替装置を得る。
【解決手段】光パス切替装置を、光電変換手段１と、異常監視手段２と、出力信号切替手段３とを備える構成とする。光電変換手段１は、第１の信号を伝送する光ファイバ及び第１の送電用の光を伝送する光ファイバをそれぞれ備える第１の伝送路を介して入力される第１の送電用の光を電気に変換する。異常監視手段２は、第１の伝送路の異常の有無を監視する。出力信号切替手段３は、異常監視手段２が前記第１の伝送路の異常を検知したときに、光電変換手段１が変換した電気を駆動源として、出力する信号を第１の伝送路を介して入力される第１の信号から、第２の伝送路を介して入力される第２の信号に切り替える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光通信ネットワークに関するものであり、特に通信回線が冗長化された光通信ネットワークにおける通信回線の切り替え技術に関するものである。

情報通信社会の発展とともにデータの通信量が飛躍的に増大し、大容量のデータ伝送が可能な光通信ネットワークが様々な通信用途に用いられている。また、用途の多様化とともに社会的な重要性も高くなり、光通信ネットワークにおける通信の安定性に対する要求が高くなっている。通信の安定性を高めの方法の１つとして、通信回線を冗長化する方法がある。通信回線を冗長化する方法としては、例えば、同じデータを伝送する通信回線を２つ備えて、現用として使用している通信回線に異常が発生したときに、予備としているもう一方の通信回線に切り替える方法が用いられる。現用の通信回線の異常を検知して、同じデータを伝送している予備の通信回線への切り替えを行うことにより、通信を継続的に行うことが可能となり得る。

２つの通信回線を備えて、異常を検知したときにもう一方の通信回線に切り替えるためには、現用の通信回線の異常を検知して予備としているもう一方の通信回線に切り替えるための光パス切替装置が必要となる。異常を検知した通信回線からもう一方の通信回線への切り替えは、例えば、光パス切替装置への２つの入力経路のうち、信号の異常を検知した経路からもう一方の経路へと出力経路に接続する経路をスイッチ素子を用いて切り替えることにより行う。

光パス切替装置などの中継装置は、経路を切り替えるスイッチ素子や制御を行う電子回路を動作させるための電気を必要とすることがある。そのため、電子回路等を動作させるために電気を必要とする中継装置では、中継装置を動作させるための電源を確保しなければならない。一方で、中継装置が設置される場所で安定した電源を外部から確保することが困難な場合も多い。そのため、外部からの電源を独立して確保しなくても、動作できる光パス切替装置を光通信ネットワークに用いることが望ましい。

入力される光信号の異常を検知して、もう一方の経路から入力される光信号に出力信号を切り替える光パス切替装置に関する技術としては、例えば、特許文献１のような技術が開示されている。

特許文献１の光パス切替装置は、予備と現用の２つの伝送路を備え、現用としている伝送路の異常を検知したときに、予備の伝送路への切り替えを行う機能を有している。特許文献１の光パス切替装置は、２つの伝送路から入力される光信号にそれぞれ含まれるパイロット信号を計測して、各伝送路の光信号の異常を検知している。特許文献１の光パス切替装置は、現用としている伝送路から入力されるパイロット信号の異常を検知したときに、予備としているもう一方の伝送路からの入力されている光信号を出力する。特許文献１は、異常を検知した際にもう一方の伝送路から入力される光信号の出力に切り替えることにより、出力先となる光通信ネットワークの信頼性を向上させることができるとしている。

また、外部からの電源を必要とせずに中継装置を動作させる方法として、伝送路で伝送される光を光電変換素子で電気に変え、光から変換した電気により中継装置を動作させる技術が検討されている。光を光電変換素子で変換した電気を電源として動作する中継装置に関する技術としては、例えば、特許文献２のような技術が開示されている。

特許文献２は、ファイバ径の異なる光ファイバを接続する中継装置に関するものである。特許文献２の中継装置は、ファイバ径の大きな光ファイバから中継装置に入力された光信号を電気信号に変換している。また、特許文献２の中継装置は、変換した電気信号を、再度、光信号に変換してファイバ径の小さな光ファイバに出力している。特許文献２の中継装置は、光信号から変換した電気の一部を、電気信号への変換および光信号への変換を行う回路の動作に用いている。特許文献２では、光信号から変換した電気を用いて動作させることにより、専用の電源を必要とせずに中継装置を動作させることが可能となるとしている。

特開２０１０−２７３０４７号公報 特開２００３−２３４０１号公報

しかしながら、特許文献１の技術は次のような点で十分ではない。特許文献１の光パス切替装置は、データ通信に用いられる光信号とともに入力されるパイロット信号の異常を検知し、もう一方の伝送路の光信号に出力信号を切り替えている。そのため、特許文献１の光パス切替装置では、パイロット信号を他の信号と分離して計測するための光学部材や計測するための電力を必要とする。よって、特許文献１では、パイロット信号を分離して計測するための光学部品によって装置構成が複雑化する恐れや、分離して計測のための電力消費量が増大する恐れがある。

また、特許文献２の技術は次のような点で十分ではない。特許文献２の中継装置は、伝送路から入力されるデータ通信用の光信号を電気信号に変換した電気を電源として電子回路を動作させている。しかし、光信号を変換して得られる電気は微弱であるため電子回路を動作できるだけの電力を確保すると、光信号を伝送するための信号の強度が微弱となり信号の品質が劣化する恐れがある。そのため、特許文献２の技術は、通信回線を冗長化して通信の品質を維持するための光パス切替装置に用いる技術としては十分ではない。

本発明は、現用の伝送路に異常が発生した際に、外部からの電源を必要とせずに予備の伝送路の光信号へ切り替えて通信を継続することができる光パス切替装置を得ることを目的としている。

上記の課題を解決するため、本発明の光パス切替装置は、光電変換手段と、異常監視手段と、出力信号切替手段を備えている。光電変換手段は、第１の信号を伝送する光ファイバ及び第１の送電用の光を伝送する光ファイバをそれぞれ備える第１の伝送路を介して入力される第１の送電用の光を電気に変換する。異常監視手段は、第１の伝送路の異常の有無を監視する。出力信号切替手段は、異常監視手段が第１の伝送路の異常を検知したときに、光電変換手段が変換した電気を駆動源として、出力する信号を第１の伝送路を介して入力される第１の信号から、第２の伝送路を介して入力される第２の信号に切り替える。

また、本発明の通信方法は、第１の信号を伝送する光ファイバ及び第１の送電用の光を伝送する光ファイバをそれぞれ備える第１の伝送路を介して入力される第１の送電用の光を電気に変換する。本発明の通信方法は、第１の伝送路の異常の有無を監視する。本発明の通信方法は、第１の伝送路の異常を検知したときに、第１の送電用の光から電気を駆動源として、出力する光信号を第１の伝送路を介して入力される第１の信号から、第２の伝送路を介して入力される第２の信号に切り替える。

本発明によると、現用の伝送路に異常が発生した際に、外部からの電源を必要とせずに予備の伝送路の光信号へ切り替えて通信を継続することができる。

本発明の第１の実施形態の構成の概要を示す図である。 本発明の第２の実施形態の構成の概要を示す図である。 本発明の第２の実施形態における動作フローの概要を示す図である。 本発明の第３の実施形態の構成の概要を示す図である。 本発明の第３の実施形態の構成の一部を示した図である。 本発明の第３の実施形態における動作フローの概要を示す図である。 本発明の第３の実施形態における動作を表に示した図である。 本発明の第４の実施形態の構成の概要を示す図である。 本発明の第４の実施形態における動作フローの概要を示す図である。

本発明の第１の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態の光パス切替装置の構成の概要を示したものである。本実施形態の光パス切替装置は、光電変換手段１と、異常監視手段２と、出力信号切替手段３を備えている。光電変換手段１は、第１の信号を伝送する光ファイバ及び第１の送電用の光を伝送する光ファイバをそれぞれ備える第１の伝送路を介して入力される第１の送電用の光を電気に変換する。異常監視手段２は、第１の伝送路の異常の有無を監視する。出力信号切替手段３は、異常監視手段２が第１の伝送路の異常を検知したときに、光電変換手段１が変換した電気を駆動源として、出力する信号を第１の伝送路を介して入力される第１の信号から、第２の伝送路を介して入力される第２の信号に切り替える。

本実施形態の光パス切替装置では、異常監視手段２が第１の伝送路の異常を検知したときに、出力信号切替手段３が出力する信号を第１の信号から第２の信号に切り替えている。また、出力信号切替手段３は、光電変換手段１において第１の送電用の光から変換した電気を駆動源として信号の切り替えを行っている。このような構成を備えることにより、本実施形態の光パス切替装置は、現用としている第１の伝送路に異常が発生した際に、外部からの電源を必要とせずに予備の第２の伝送路の光信号へ切り替えることができる。また、本実施形態の光パス切替装置では、第１の信号および第２の信号と第１の送電用の光は別の光ファイバで伝送され、第１の送電用の光のみを電気に変換して出力信号切替手段３の駆動源として用いている。よって、駆動源を得るために第１の信号および第２の信号の劣化が生じることはない。以上より、本実施形態の光パス切替装置では、異常の発生していない光信号を外部からの電源を必要とせずに継続的に伝送することができる。

本発明の第２の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図２は本実施形態の光通信ネットワークの構成の概要を示したものである。本実施形態の光通信ネットワークは、光パス切替装置１０と、第１の伝送路２１と、第２の伝送路２２と、光出力伝送路２３を備えている。第１の伝送路２１は、通信用光ファイバ２４および送電用光ファイバ２５を備えている。また、第２の伝送路２２は、通信用光ファイバ２６および送電用光ファイバ２７を備えている。本実施形態の光通信ネットワークでは、第１の伝送路２１の通信用光ファイバ２４および第２の伝送路２２の通信用光ファイバ２６を介して、光信号が光パス切替装置１０に入力される。第１の伝送路２１および第２の伝送路２２で伝送される光信号は同一のものである。

光パス切替装置１０は、第１の伝送路２１および第２の伝送路２２から入力される光信号のいずれか一方を選択して光出力伝送路２３に出力する。本実施形態の光通信ネットワークシステムでは、通常時は、第１の伝送路２１が現用として用いられ、光パス切替装置１０は第１の伝送路２１から入力された第１の光信号Ｓ１を光出力伝送路２３に出力光信号Ｓ３として出力する。第２の伝送路２２は予備として用いられ、光パス切替装置１０は、第１の伝送路２１で異常が発生したときに、第１の伝送路２１から入力される第１の光信号Ｓ１の出力を停止して、第２の伝送路２２から入力される第２の光信号Ｓ２の出力を行う。

また、第１の伝送路２１の送電用光ファイバ２５および第２の伝送路２２の送電用光ファイバ２７を介して、送電用の光が光パス切替装置１０に入力される。光パス切替装置１０は、送電用光ファイバ２５および送電用光ファイバ２７から入力される光を光電変換素子により電気に変換して、自装置の各回路を動作させるための電源として用いる。本実施形態では、第１の伝送路２１の送電用光ファイバ２５で伝送される光を第１の送電信号Ｓ４と呼ぶ。また、本実施形態では、第２の伝送路２２の送電用光ファイバ２７で伝送される光を第２の送電信号Ｓ５と呼ぶ。

光パス切替装置１０の構成の詳細について説明する。光パス切替装置１０は、光電変換部１１と、光電変換部１２と、ダイオード１３と、ダイオード１４と、蓄電部１５と、識別部１６と、光出力信号切替部１７を備えている。

光電変換部１１および光電変換部１２は、光電変換素子としてフォトダイオードを備え、入力された光をフォトダイオードで電気に変換して出力する機能を有する。光電変換部１１は、第１の伝送路２１の送電用光ファイバ２５から入力された第１の送電信号Ｓ４を電気に変換して第１の光電変換信号Ｓ６として出力する。また、光電変換部２２は、第２の伝送路２２の送電用光ファイバ２７から入力された第２の送電信号Ｓ５を電気に変換して第２の光電変換信号Ｓ７として出力する。光ダイオード１３およびダイオード１４は、光電変換部１１および光電変換部１２からそれぞれ出力された電流が、もう一方の光電変換部へ逆流することを防止するために備えられている。

蓄電部１５は、光電変換部１１および光電変換部１２から出力された第１の光電変換信号Ｓ６および第２の光電変換信号Ｓ７が有する電力を蓄電する機能を備えている。蓄電部１５に蓄電されることにより、光電変換部１１および光電変換部１２から出力される第１の光電変換信号Ｓ６および第２の光電変換信号Ｓ７の電圧が変動した場合でも、後段の素子に入力される電圧の変動を抑制することができる。本実施形態では、光電変換部１１、光電変換部１２および蓄電部１５により構成される回路部分からの出力をＤＣ（Direct Current）電源信号Ｓ８とよぶ。また、ＤＣ電源信号Ｓ８が示す電圧をＤＣ電源電圧と呼ぶ。ＤＣ電源信号Ｓ８は、識別部１６および光出力信号切替部１７の動作用の電源として識別部１６および光出力信号切替部１７に入力される。ＤＣ電源信号Ｓ８は、識別部１６および光出力信号切替部１７を動作させるＤＣ電源として機能する。

識別部１６は、光電変換部１１から出力される第１の光電変換信号Ｓ６を基に第１の伝送路２１の異常の有無を判断し、光出力信号切替部１７が出力する光信号の切り替えを制御する機能を有する。識別部１６は、光出力信号切替部１７に切替制御信号Ｓ９を送ることにより光出力信号切替部１７を制御する。本実施形態では、識別部１６は、光出力信号切替部１７にオン状態またはオフ状態を示す信号を切替制御信号Ｓ９として送って、光出力信号切替部１７を制御する。

識別部１６は、オペアンプ１８と所定の抵抗値を有する抵抗１９を備えている。識別部１６のオペアンプ１８には動作用の電源としてＤＣ電源信号Ｓ８が入力されている。また、識別部１６のオペアンプ１８の非反転入力端子には、光電変換部１１から送られてくる第１の光電変換信号Ｓ６が入力される。図２においてオペアンプ１８の非反転入力端子は「＋」として示しされている。識別部１６のオペアンプ１８の反転入力端子には、ＤＣ電源信号Ｓ８が抵抗１９により所定の電圧値に変換されて入力されている。図２においてオペアンプ１８の反転入力端子は「−」として示している。

所定の電圧値は、光電変換部１１から入力される第１の光電変換信号Ｓ６の電圧が正常であるかを判断する際の閾値の電圧値となるように設定されている。本実施形態の光パス切替装置１０は、第１の光電変換信号Ｓ６の電圧が正常であるとき、第１の伝送路２１が正常であると判断して動作を行う。所定の電圧値よりも第１の光電変換信号Ｓ６の電圧値が小さいときは、光電変換前の第１の伝送路２１から入力される第１の送電信号Ｓ４の強度が低下しているので、第１の伝送路２１に異常があると判断される。識別部１６のオペアンプ１８は、反転入力端子よりも非反転入力端子から入力される電圧が低いときに、オン状態の信号を切替制御信号Ｓ９として光出力信号切替部１７に送る。また、識別部１６のオペアンプ１８は、反転入力端子よりも非反転入力端子から入力される電圧が高いときに、オフ状態の信号を切替制御信号Ｓ９として光出力信号切替部１７に送る。

光出力信号切替部１７は、第１の伝送路２１から入力される第１の光信号Ｓ１、または、第２の伝送路２２から入力される第２の光信号Ｓ２のうち、いずれか一方の光信号を出力光信号Ｓ３として出力する機能を有する。光出力信号切替部１７は、経路の切り替えを行うスイッチ素子を備え、スイッチ素子の切り替えにより出力する光信号の切り替えを行う。スイッチ素子には、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を用いた光スイッチを用いることができる。光出力信号切替部１７は、識別部１６から送られてくる切替制御信号Ｓ９に基づいてスイッチ素子を動作させて出力する光信号の切り替えを行う。

光出力信号切替部１７は、識別部１６からオン状態の切替制御信号Ｓ９を受け取ったときに、第２の伝送路２２の通信用光ファイバ２６からの入力経路を光出力伝送路２３への出力経路に接続する。すなわち、光出力信号切替部１７は、オン状態の切替制御信号Ｓ９を受け取ったときに、第２の伝送路２２から入力される第２の光信号Ｓ２を光出力伝送路２３に光出力信号Ｓ３として出力する。光出力信号切替部１７は、識別部１６からオフ状態の切替制御信号Ｓ９を受け取っているときは、第１の伝送路２１の通信用光ファイバ２４からの入力経路を光出力伝送路２３への出力経路に接続する。すなわち、光出力信号切替部１７は、オフ状態の切替制御信号Ｓ９を受け取っているときは、第１の伝送路２１から入力される第１の光信号Ｓ１を光出力伝送路２３に出力光信号Ｓ３として出力する。また、光出力信号切替部１７には、動作用の電源としてＤＣ電源信号Ｓ８が入力され、光出力信号切替部１７はＤＣ電源信号Ｓ８が有する電力を電源としてスイッチ素子を動作させる。

第１の伝送路２１は、通信用光ファイバ２４および送電用光ファイバ２５により構成されている。本実施形態の通信用光ファイバ２４には１芯の光ファイバが用いられている。また、送電用光ファイバ２５には、２芯の光ファイバが用いられている。通信用光ファイバ２４では第１の光信号Ｓ１が伝送され、第１の光信号Ｓ１は光パス切替装置１０の光出力信号切替部１７に入力される。また、送電用光ファイバ２５では、送電用の光が第１の送電信号Ｓ４として伝送され光パス切替装置１０の光電変換部１１に入力される。

第２の伝送路２２は、通信用光ファイバ２６および送電用光ファイバ２７により構成されている。本実施形態の通信用光ファイバ２６には１芯の光ファイバが用いられている。また、送電用光ファイバ２７には、２芯の光ファイバが用いられている。通信用光ファイバ２６では第２の光信号Ｓ２が伝送され、第２の光信号Ｓ２は光パス切替装置１０の光出力信号切替部１７に入力される。また、送電用光ファイバ２７では、送電用の光が第２の送電信号Ｓ５として伝送され光パス切替装置１０の光電変換部１２に入力される。送電用光ファイバ２５および送電用光ファイバ２７には、１芯の光ファイバや３芯以上の光ファイバを用いることもできる。

本実施形態の光通信ネットワークでは、通信用の光信号と送電用の光がそれぞれの光ファイバを介して光パス切替装置１０に入力されている。送電用の光のみを光電変換部１１で変換した電力を各回路の動作用の電源として用いるため、電力を得る工程において通信用の光信号への影響が生じることはない。そのため、通信の品質を維持しつつ光パス切替回路１０の各回路の動作用の電源を得ることが可能となる。

第１の伝送路２１の通信用光ファイバ２４および送電用光ファイバ２５は一体のものとして構成されている。例えば、通信用光ファイバ２４および送電用光ファイバ２５は１つの束にされた状態で用いられる。すなわち、通信用光ファイバ２４および送電用光ファイバ２５は、１本のケーブルとして扱えるような構造で第１の伝送路２１を構成している。そのため、第１の伝送路２１を構成する通信用光ファイバ２４または送電用光ファイバ２５のうち、一方の光ファイバが折り曲げられて損傷したときや切断されたときは、もう一方の光ファイバも同様に損傷した可能性や、切断されている可能性が高い。また、接続部の不良の場合でも、通信用光ファイバ２４および送電用光ファイバ２５で同時に異常が発生する。そのため、送電用光ファイバ２５に何らかの異常が発生して伝送されている第１の送電信号Ｓ４の強度が低下した場合は、通信用光ファイバ２４で伝送される第１の光信号Ｓ１にも同様に異常が発生している可能性が高い。よって、送電用光ファイバ２５で伝送される第１の送電信号Ｓ４の光の強度の異常の有無を光電変換後の電気信号を基に判断することにより、通信用光ファイバ２４で伝送される第１の光信号Ｓ１の異常の有無を推測することが可能となる。また、第２の伝送路２２の通信用光ファイバ２６および送電用光ファイバ２７も同様に一体のものとして構成されている。

光出力伝送路２３は光ファイバを備え、光パス切替装置１０の光出力信号切替部１７から出力される出力光信号Ｓ３を伝送する機能を有する。光パス切替装置１０の光出力信号切替部１７からは第１の光信号Ｓ１または第２の光信号Ｓ２のいずれか一方が、出力光信号Ｓ３として出力される。

本実施形態の光パス切替装置１０が出力伝送路２３に出力する光信号を切り替える際の動作について説明する。図３は、本実施系形態の光パス切替装置１０が出力する光信号を切り替える際の、動作フローの概要を示したものである。

第１の伝送路２１が現用として設定され、第１の伝送路２１の通信用光ファイバ２４から入力されている第１の光信号Ｓ１が光出力伝送路２３に出力光信号Ｓ３として出力されているとして説明する
光パス切替装置１０には、第１の伝送路２１の通信用光ファイバ２４から第１の光信号Ｓ１が入力されている。また、光パス切替装置１０には、第１の伝送路２１の送電用光ファイバ２５をから送電用の光である第１の送電信号Ｓ４が入力されている。光パス切替装置１０に入力された第１の光信号Ｓ１は、光出力信号切替部１７に送られる。第１の伝送路２１が現用として使われているとき、光出力信号切替部１７のスイッチ素子は、通信用光ファイバ２４からの入力経路が光出力伝送路２３への出力経路に接続している状態である。そのため、第１の伝送路２１の通信用光ファイバ２４を介して送られてきた第１の光信号Ｓ１が光出力伝送路２３に出力光信号Ｓ３として出力されている（ステップ１０１）。

第２の伝送路２２の通信用光ファイバ２６から第２の光信号Ｓ２も光出力信号切替部１７に入力されるが、第２の光信号Ｓ２は出力されずに、第１の光信号Ｓ１のみが出力される。また、光パス切替装置１０には、第２の伝送路２２の送電用光ファイバ２７から、送電用の光である第２の送電信号Ｓ５も入力されている。

光パス切替装置１０に入力された第１の送電信号Ｓ４は、光電変換部１１に送られる。光電変換部１１に入力された第１の送電信号Ｓ４の光は、フォトダイオードで電気に変換され、第１の光電変換信号Ｓ６として出力される。第１の光電変換信号Ｓ６は、光ダイオード１３を介して蓄電部１５に送られて、第１の光電変換信号Ｓ６が有する電力が蓄電部１５に蓄電される（ステップ１０２）。また、第１の光電変換信号Ｓ６は、畜電部１５および光電変換部１２からの出力とともにＤＣ電源信号Ｓ８を構成する。ＤＣ電源信号Ｓ８は、識別部１６および光出力信号１７を動作させるためのＤＣ電源として識別部１６および光出力信号１７に送られる。また、ＤＣ電源信号Ｓ８は、抵抗により所定の電圧値に変換されて、識別部１６のオペアンプの反転入力端子に入力される。

光パス切替装置１０に入力された第２の送電信号Ｓ５は、光電変換部１２に送られる。光電変換部１２に入力された光は、フォトダイオードで電気に変換され、第２の光電変換信号Ｓ７として出力される。光電変換部１２から出力された第２の光電変換信号Ｓ７は、光ダイオード１４を介して蓄電部１５で蓄電され、蓄電部１５および光電変換部１１からの出力とともにＤＣ電源信号Ｓ８を構成する。

光電変換部１１から出力された第１の光電変換信号Ｓ６は、識別部１６のオペアンプの非反転入力端子に送られる。第１の光電変換信号Ｓ６が入力されると、識別部１６は第１の伝送路２１の光電変換部１１の出力電圧である第１の光電変換信号Ｓ６の電圧値と所定の電圧値として設定されている所定の閾値を比較する（ステップ１０３）。識別部１６は、第１の光電変換信号Ｓ６と、所定の電圧値に変換したＤＣ電圧信号Ｓ８比較を比較することにより、第１の光電変換信号Ｓ６の示す電圧値と所定の閾値を比較する。

第１の光電変換信号Ｓ６が示す電圧値が所定の閾値以上のときは（ステップ１０４でＮｏ）、識別部１６はオフ状態を示す切替制御信号Ｓ９を出力する。第１の伝送路２１の送電用光ファイバ２５に異常がないときは、第１の送電信号Ｓ４の光の強度が所定の強度以上となる。そのため、光電変換部１１から出力される第１の光電変換信号Ｓ６の電圧値も所定の閾値以上となる。非反転入力端子に入力される第１の光電変換信号Ｓ６が、反転入力端子に入力されている所定の電圧値以上なので、識別部１６のオペアンプはオフ状態の切替制御信号Ｓ９を出力する。識別部１６から出力された切替制御信号Ｓ９は、光出力信号切替部１７に送られる。

光出力信号切替部１７は識別部１６からオフ状態の切替制御信号Ｓ９を受け取った場合、スイッチ素子の切り替えを行わずにそのままの動作を継続する（ステップ１０７）。よって、光出力信号切替部１７は、第１の伝送路２１の通信用光ファイバ２４から入力される第１の光信号Ｓ１を光出力伝送路２３に出力光信号Ｓ３として出力し続ける（ステップ１０８）。ステップ１０８までの動作を終えると、光パス切替装置１０はステップ１０３からの動作を繰り返し行う。

第１の光電変換信号Ｓ６が示す電圧値が所定の閾値未満のときは（ステップ１０４でＹｅｓ）、識別部１６はオン状態を示す切替制御信号Ｓ９を出力する。第１の伝送路２１で異常が発生しているとき、第１の送電信号Ｓ４が光電変換部１２で光電変換さえることにより生成される第１の光電変換信号Ｓ６の電圧値が低下する。そのため、識別部１６のオペアンプの非反転入力端子に入力される電圧値も低下する。一方でＤＣ電源を構成する回路部分は蓄電部１５を備えているので、反転入力端子側に入力される所定の電圧値は変動しない。識別部１６のオペアンプの非反転入力端子に入力される第１の光電変換信号Ｓ６の電圧が低下して、反転入力端子に入力されている電圧以下になると、オペアンプはオン状態の信号を出力する。識別部１６から出力されたオン状態の切替制御信号Ｓ９は、光出力信号切替部１７へ送られる。

識別部１６からオン状態の切替制御信号Ｓ９が入力されると、光出力信号切替部１７は、第１の伝送路２１側の経路から第２の伝送路２２側の経路へとスイッチ素子を動作させて光信号が伝送される経路の切り替えを行う（ステップ１０５）。光出力信号切替部１７がスイッチ素子を切り替えると、第２の伝送路２２の光通信ファイバ２３側の経路が光出力伝送路２３へと接続された状態となる。すなわち、第１の伝送路２１の光通信ファイバ２１側は光出力伝送路２３への経路から切断される。スイッチ素子の切り替えが行われると、光出力信号切替部１７は、第２の伝送路２２の通信用光ファイバ２６から入力された第２の光信号Ｓ２を、光出力伝送路２３に出力光信号Ｓ３として出力する（ステップ１０６）。また、光出力信号切替部１７のスイッチ素子の切り替えにより、第１の伝送路２１から入力される第１の光信号Ｓ１は、光出力伝送路２３に出力されなくなる。

以上により、光パス切替装置１０から光出力伝送路２３に出力される光信号について、異常が発生している第１の伝送路２１の第１の光信号Ｓ１から、第２の伝送路２２の第２の光信号Ｓ２への切り替えが完了する。異常の発生している第１の伝送路２１の第１の光信号Ｓ１から、第２の伝送路２２の第２の光信号Ｓ２に出力する光信号を切り替えることにより、光出力伝送路２３への正常な光信号の出力を継続することができる。

本実施形態の光通信ネットワークでは、光パス切替装置１０の識別部１６が送電用の光を光電変換部１１で変換した電気信号を基に第１の伝送路２１の異常の有無を判断している。第１の伝送路２１に異常が発生したことを検知したとき、光出力信号切替部１７は、現用としていた第１の伝送路２１に代えて予備としていた第２の伝送路２２から入力される光信号へ出力する光信号を切り替えている。このように、現用の伝送路の異常を検知して予備の伝送路から入力される光信号へと切り替えることにより、正常な光信号の伝送を継続することができ、通信の安定性を向上することができる。また、本実施形態の光パス切替装置１０は、通信用の光信号とは別に伝送されている送電用の光を光電変換部で光電変換を行って得た電力を電源として動作している。そのため、電源を得るために通信用の光信号の劣化が生じることはない。よって、本実施形態の光通信ネットワークでは、電気配線による外部からの電源を必要とすることなく異常の発生していない光信号を継続的に伝送することができ、通信の安定性を向上することが可能となる。また、電源供給のために電気配線を設けることなく、光の伝送系のみで光信号の切り替えを行うことができるため、光パス切替装置１０の設置場所を選択する際の自由度が高くなり、光通信ネットワークの構築が容易となる。

本発明の第３の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図４は本実施形態の光通信ネットワークの構成の概要を示したものである。第２の実施形態の光通信ネットワークの光パス切替装置は、第１の伝送路に異常が発生したときに第１の伝送路から第２の伝送路へ切り替えを行っていた。すなわち、第２の実施形態では、第２の伝送路の状態によらずに第１の伝送路から第２の伝送路への切り替えを行っていた。また、第２の実施形態の光通信ネットワークの光パス切替装置は、第２の伝送路から第１の伝送路へ、再度、切り替える構成を備えていなかった。本実施形態の光通信ネットワークの光パス切替装置は、現用としている伝送路に異常を検知したときに、予備としているもう一方の伝送路に異常がなかったときに、予備の伝送路への切り替えを行う。また、本実施形態の光通信ネットワークの光パス切替装置は、双方向へ切り替えを行うことが出来る構成を備えている。

本実施形態の光通信ネットワークは、光パス切替装置３０と、第１の伝送路４１と、第２の伝送路４２と、光出力伝送路４３を備えている。第１の伝送路４１は、通信用光ファイバ４４および送電用光ファイバ４５を備えている。また、第２の伝送路４２は、通信用光ファイバ４６および送電用光ファイバ４７を備えている。本実施形態の光通信ネットワークでは、第１の伝送路４１の通信用光ファイバ４４および第２の伝送路４２の通信用光ファイバ４６を介して、光信号が光パス切替装置３０に入力される。第１の伝送路４１で伝送される第１の光信号Ｓ１１および第２の伝送路４２で伝送される第２の光信号Ｓ１２は同一の情報を伝送する信号である。また、第１の伝送路４１、第２の伝送路４２、光出力伝送路４３、通信用光ファイバ４４、送電用光ファイバ４５、通信用光ファイバ４６および送電用光ファイバ４７は、第２の実施形態の同一名称のものと構成および機能は同様である。

本実施形態の光パス切替装置３０の詳細な構成について説明する。光パス切替装置３０は、光電変換部３１と、光電変換部３２と、ダイオード３３と、ダイオード３４と充電部３５と、ラッチ回路３７と、光出力信号切替部３８を備えている。ダイオード３３、ダイオード３４および光出力信号切替部３８の構成および機能は、第２の実施形態の同名称の部位と同様である。

光電変換部３１は光電変換素子を備え、第１の伝送路４１の送電用光ファイバ４５から入力される送電用の光である第１の送電信号Ｓ１４を電気に変換して、第１の光電変換信号Ｓ１６として出力する。光電変換部３１から出力された第１の光電変換信号Ｓ１６はダイオード３３を介して充電部３５に送られる。光電変換部３１から出力された第１の光電変換信号Ｓ１６は、識別部３６にも送られる。また、光電変換部３２は光電変換素子を備え、第２の伝送路４２の送電用光ファイバ４７から入力される送電用の光である第２の送電信号Ｓ１５を電気に変換して、第２の光電変換信号Ｓ１７として出力する。光電変換部３２ら出力された第２の光電変換信号Ｓ１７はダイオード３４を介して充電部３５に送られる。光電変換部３２から出力された第２の光電変換信号Ｓ１７は識別部３６にも送られる。光電変換部３１および光電変換部３２の光電変換素子にはフォトダイオードを用いることができる。

充電部３５は、光電変換部３１からダイオード３３を介して送られてくる第１の光電変換信号Ｓ１６および光電変換部３２からダイオード３４を介して送られてくる第２の光電変換信号Ｓ１７が有する電力を蓄電する機能を備える。また、充電部３５は、蓄電した電力をＤＣ電源信号Ｓ1８として一定の出力電圧となるように出力する機能を有する。充電部３５には、例えば、リチウムイオン電池を用いることができる。

識別部３６は、第１の光電変換信号Ｓ１６および第２の光電変換信号Ｓ１７を基に、第１の伝送路４１および第２の伝送路４２の異常の有無を判断する機能を有する。また、識別部３６は、第１の伝送路４１および第２の伝送路４２の異常の有無の結果を基に、光出力信号切替部３８に切替制御信号Ｓ１９を送って、光出力信号切替部３８が出力する信号の切り替えを制御する機能を有する。切替制御信号Ｓ１９は、光出力信号切替部３８のスイッチ素子を制御するための信号である。

識別部３６のさらに詳細な構成について図５を参照して説明する。図５は識別部３６の構成の概要を示したものである。図５に示すように識別部３６は、第１の伝送路側入力部５１と、第２の伝送路側入力部５２と、制御部５３と、切替制御信号出力部５４を備えている。

第１の伝送路側入力部５１は、光電変換部４１から送られてくる第１の光電変換信号Ｓ１６をデジタル信号に変換して、第１の光強度信号Ｓ２１として制御部５３に送る機能を有する。また、第２の伝送路側入力部５２は、光電変換部４２から送られてくる第２の光電変換信号Ｓ１７をデジタル信号に変換して、第２の光強度信号Ｓ２２として制御部５３に送る機能を有する。第１の光強度信号Ｓ２１および第２の光強度信号Ｓ２２は、それぞれデジタル信号への変換前の信号の電圧値の情報を含んでいる。

制御部５３は、第１の光強度信号Ｓ２１および第２の光強度信号Ｓ２２を基に、第１の伝送路４１および第２の伝送路４２の異常の有無を判断する機能を有する。また、制御部５３は、光出力信号切替部３７から出力している現用の伝送路で異常が発生した際に、もう一方の予備の伝送路からの出力に切り替えるように光出力信号切替部３７を制御する機能を有する。

制御部５３は、主制御部６１と、記憶部６２と、スリープ機能部６３を備えている。主制御部６１は、第１の光強度信号Ｓ２１および第２の光強度信号Ｓ２２が示す電圧値と所定の閾値を比較して、第１の伝送路４１および第２の伝送路４２の異常の有無を判断する。所定の閾値は、各伝送路の送電用光ファイバで正常に光が伝送されていると判断できる最小値として設定され、記憶部６２に保存されている。主制御部６１は、第１の光強度信号Ｓ２１および第２の光強度信号Ｓ２２が示す電圧値がそれぞれ所定の閾値未満であるときに、伝送路に異常があると判断する。伝送路に異常があると判断したとき、制御部６１は、出力信号切替部３８のスイッチ素子の状態を示す出力制御信号Ｓ２３を出力することにより出力信号切替部３８における出力信号の切り替えの制御を行う。記憶部６２は、記憶素子を備え、伝送路から入力される光の強度の異常の有無を判断する際の所定の閾値の情報を保存している。

スリープ機能部６３は、識別部３６の動作状態を制御する機能を有する。動作状態とは、識別部３６が動作する必要がないときに機能を停止している状態である休止状態と、通常の動作を行っている状態である起動状態のことをいう。本実施形態の光パス切替装置３０は、送電用光ファイバを介して入力された光から電気を得ている。光から得られる電力は十分な余裕のあるものではないので、光パス切替回路３０を構成する各回路はできるだけ省電力であることが望ましい。そのため、本実施形態の光パス切替装置３０は、スリープ機能部６３の制御により、識別部３６が動作する必要がないときに休止状態とすることにより使用する電力を抑制している。休止状態では、起動に必要な最小限の電力以外の供給が停止される。スリープ機能部６３は休止状態となると時間の計測を行い、所定の時間後に識別部３６が起動状態となるように制御する。

切替制御信号出力部５４は、制御部５３が出力する出力制御信号Ｓ２３に応じて、光出力信号切替部３８のスイッチ素子の状態を示す切替制御信号Ｓ１９をラッチ回路３７に送る機能を有する。

ラッチ回路３７は、識別部３６から送られてくる切替制御信号Ｓ１９の信号状態を次に信号が送られてくるまで保持し、保持した信号を光出力信号切替部３８に信号切替信号Ｓ２０として送る機能を有する。切替制御信号Ｓ１９は、オン状態およびオフ状態により示される信号である。ラッチ回路３７は、切替制御信号Ｓ１９が示すオン状態またはオフ状態を次に信号が送られてくるまで保持する。

光出力信号切替部３８は、第１の伝送路４１から入力される第１の光信号Ｓ１１または第２の伝送路４２から入力される第２の光信号Ｓ１２のいずれか一方を、光出力伝送路４３に出力光信号Ｓ１３として出力する機能を有する。光出力信号切替部３８は、スイッチ素子を備え、スイッチ素子の切り替えにより、第１の伝送路４１または第２の伝送路４２からの経路のいずれか一方と、光出力伝送路４３への経路を接続する。

光出力信号切替部３８は、ラッチ回路３７から送られてくる信号切替信号Ｓ２０に基づいてスイッチ素子の切り替えを行う。光出力信号切替部３８は、オフ状態の信号切替信号Ｓ２０を受け取っているときは、第１の伝送路４１から入力される第１の光信号Ｓ１１方を、光出力伝送路４３に出力光信号Ｓ１３として出力する。また、光出力信号切替部３８は、オン状態の信号切替信号Ｓ２０を受け取っているときは、第２の伝送路４２から入力される第２の光信号Ｓ１２を、光出力伝送路４３に出力光信号Ｓ１３として出力する機能を有する。

本実施形態の光通信ネットワークの光パス切替装置３０が、光出力伝送路４３に出力する光信号を切り替える際の動作について説明する。図６は本実施形態の光パス切替装置３０が、出力する光信号の切り替えを行う際の動作フローを示したものである。

第１の伝送路４１が現用の伝送路として用いられ、第１の光信号Ｓ１１が光出力伝送路４３に出力光信号Ｓ１３として出力されている状態を開始時点として以下の説明を行う。

光パス切替装置３０には、データ通信用の光信号が第１の光信号Ｓ１１として第１の伝送路４１の通信用光ファイバ４４から入力されている。また、光パス切替装置３０には送電用の光が第１の送電信号Ｓ１４として第１の伝送路４１の送電用光ファイバ４５から入力されている。また、光パス切替装置３０には、第１の光信号Ｓ１１と同一のデータを基に生成された第２の光信号Ｓ１２が、第２の伝送路４２の通信用光ファイバ４６から入力されている。また、光パス切替装置３０には送電用の光が第２の送電信号Ｓ１５として第２の伝送路４２の送電用光ファイバ４７から入力されている。光パス切替装置３０に入力された第１の光信号Ｓ１１および第２の光信号Ｓ１２は、光出力信号切替部３８に送られる。

第１の伝送路４１を現用としているとき、光出力信号切替部３８のスイッチ素子は、第１の伝送路４１の通信用光ファイバ４４からの経路を光出力伝送路４３への出力経路に接続している状態である。そのため、現用としている第１の伝送路４１から入力される第１の光信号Ｓ１１が、出力光信号Ｓ１３として光出力伝送路４３に出力されている（ステップ１１１）。また、第２の光信号Ｓ１２は、光出力伝送路４３には出力されない。

第１の伝送路４１から光パス切替装置３０に入力された第１の送電信号Ｓ１４は光電変換部３１に送られる。光電変換部３１に入力された光は、フォトダイオードで電気に変換されて、第１の光電変換信号Ｓ１６として出力される。また、第２の伝送路４２から光パス切替装置３０に入力された第２の送電信号Ｓ１５は光電変換部３２に送られる。光電変換部３２に入力された光は、フォトダイオードで電気に変換されて、第２の光電変換信号Ｓ１７として出力される。第１の光電変換信号Ｓ１６および第２の光電変換信号Ｓ１７は、ダイオードを介して充電部３５に送られる。充電部３５は、第１の光電変換信号Ｓ１６および第２の光電変換信号Ｓ１７が入力されると、第１の光電変換信号Ｓ１６および第２の光電変換信号Ｓ１７の有する電力を蓄電する（ステップ１１２）。充電部３５で蓄電された電力は、ＤＣ電源信号Ｓ１８として出力され、識別部３６、ラッチ回路３７および光出力信号切替部３８にＤＣ電源として供給される。

光電変換部４１からの出力部分の回路は分岐されており、光電変換部４１から出力された第１の光電変換信号Ｓ１６は識別部３６の第１の伝送側入力部５１にも入力される。また、光電変換部４２から出力された第２の光電変換信号Ｓ１７は識別部３６の第２の伝送路側入力部５２にも入力される。

第１の光電変換信号Ｓ１６が第１の伝送路側入力部５１に入力されると、第１の伝送路側入力部５１は、入力された信号をデジタル信号に変換して第１の光強度信号Ｓ２１として出力する。第１の伝送路側入力部５１から出力された第１の光強度信号Ｓ２１は、制御部５３の主制御部６１に送られる。第２の光電変換信号Ｓ１７が第２の伝送路側入力部５２に入力されると、第２の伝送路側入力部５２は、入力された信号をデジタル信号に変換してとして出力する。第２の伝送路側入力部５２から出力された第２の光強度信号Ｓ２２は、制御部５３の主制御部６１に送られる。

主制御部６１は、第１の光強度信号Ｓ２１を受け取ると、現用の第１の伝送路４１の光の強度に基づいた信号である第１の光強度信号Ｓ２１が示す電圧値と記憶部６２に保存している所定の閾値を比較する（ステップ１１３）。

第１の光強度信号Ｓ２１が示す電圧値が所定の閾値以上である場合は（ステップ１１４でＮｏ）、主制御部６１は現用側である第１の伝送路４１が正常であると判断する。主制御部６１は、現用側である第１の伝送路４１が正常であると判断すると出力制御信号Ｓ２３の出力は行わない。識別部３６から新たな信号が送られて来ないので、ラッチ回路３７は保持しているオフ状態の信号切替信号Ｓ２０を継続して光出力信号切替部３８に送る。光出力信号切替部３８は、オフ状態の信号切替信号Ｓ２０を受け取り続けているのでスイッチ素子の切り替えを行わない。そのため、光出力信号切替部３８は、現用の伝送路である第１の伝送路４１から入力される第１の光信号Ｓ１１を、光出力伝送路４３に出力し続ける（ステップ１２１）。

主制御部６１は、第１の伝送路４１が正常であると判断すると、スリープ機能部６３に休止状態に入ることを示す信号を送る。スリープ制御部６３は、スリープ機能部６３に休止状態に入ることを示す信号を受け取ると、識別部３６を所定の時間、休止状態で待機するように制御する（ステップ１２２）。スリープ制御部６３は、時間の計測を行い所定の時間が経過していない場合は（ステップ１２３でＮｏ）、時間の計測を継続する。所定の時間が経過した場合は（ステップ１２３でＹｅｓ）、スリープ機能部６３は主制御部６１に起動を示す信号を送る。主制御部６１は起動を示す信号を受け取るとステップ１１３からの動作を行う。

第１の光強度信号Ｓ２１が示す電圧値が所定の閾値未満である場合は（ステップ１１６でＹｅｓ）、主制御部６１は予備側の第２の伝送路４２も異常であり、第２の伝送路４２側への切り替えが不可であると判断する。識別部３６は、第２の伝送路４２側への切り替えが不可であると判断すると、所定の時間後に再度、異常の有無を判断するために、一度、休止状態として待機する。主制御部６１は、予備である第２の伝送路２２側への切り替えが判断すると、スリープ機能部６３に休止状態に入ることを示す信号を送る。

スリープ制御部６３は、スリープ機能部６３に休止状態に入ることを示す信号を受け取ると、識別部３６を所定の時間、休止状態で待機するように制御する（ステップ１２２）。スリープ制御部６３は、時間の計測を行い所定の時間が経過していない場合は（ステップ１２３でＮｏ）、時間の計測を継続する。所定の時間が経過した場合は（ステップ１２３でＹｅｓ）、スリープ機能部６３は主制御部６１に起動を示す信号を送る。主制御部６１は起動を示す信号を受け取るとステップ１１３からの動作を行う。所定の回数、伝送路の異常の有無の判断を行っても、２つの伝送路が異常と判断される場合に、光通信ネットワークの制御システム等に、２つの伝送路に異常が生じている旨の情報が通知される構成とすることもできる。

第１の光強度信号Ｓ２１が示す電圧値が所定の閾値未満である場合は（ステップ１１４でＹｅｓ）、現用の第１の伝送路４１に異常が発生していると判断して、主制御部６１は予備の第２の伝送路４２の異常の有無の判断を行う。主制御部６１は、予備の第２の伝送路４２の光の強度を基にしている第２の光強度信号Ｓ２２が示す電圧値と記憶部６２に保存している所定の閾値を比較する（ステップ１１５）。

２の光強度信号Ｓ２２が示す電圧値が所定の閾値未満である場合は（ステップ１１６でＮｏ）、主制御部６１は予備の第２の伝送路４２が正常であり、第２の伝送路４２側への切り替えが可能と判断する。主制御部６１は、第２の伝送路４２への切り替えが可能と判断すると、第２の伝送路２２側への切り替えを示す出力制御信号Ｓ１９を切替制御信号出力部５４に送る。出力制御信号Ｓ２３を受け取ると、切替制御信号出力部５４は、オン状態を示す切替制御信号Ｓ１９をラッチ回路３７に送る。オン状態を示す切替制御信号Ｓ１９を受け取ると、ラッチ回路３７はオン状態の保持を開始する。ラッチ回路３７はオン状態の保持を開始すると、オン状態を示す信号切替信号Ｓ２０を光出力信号切替部３８に送る。オン状態を示す信号切替信号Ｓ２０を受け取ると、光出力信号切替部３８はスイッチ素子を第１の伝送路２１側から第２の伝送路２２側へと切り替えて、信号の経路の切り替えを実施する（ステップ１１７）。スイッチ素子の切り替えが行われると、光出力信号切替部３８は、予備の伝送路であった第２の伝送路２２から入力される第２の光信号Ｓ１２を、出力光信号Ｓ１３として光出力伝送路４３に出力する（ステップ１１８）。スイッチ素子の切り替えにより、第１の光信号Ｓ１１は光出力信号切替部３８からの出力されなくなる。

オン状態を示す切替制御信号Ｓ１９がラッチ回路３７に送られると、主制御部６１は、スリープ機能部６３に休止状態に入ることを示す信号を送る。スリープ制御部６３は、スリープ機能部６３に休止状態に入ることを示す信号を受け取ると、識別部３６を所定の時間、休止状態となるように制御する（ステップ１１９）。スリープ制御部６３は、時間の計測を行い所定の時間が経過していない場合は（ステップ１２０でＮｏ）、時間の計測を継続する。所定の時間が経過した場合は（ステップ１２０でＹｅｓ）、スリープ機能部６３は主制御部６１に起動を示す信号を送る。主制御部６１は起動を示す信号を受け取るとステップ１１３からの動作を行う。ステップ１１３からの動作は、第２の伝送路２２を現用、第１の伝送路２１を予備の伝送路として行われる。

本実施形態の光通信ネットワークおいて、各伝送路の異常の有無に応じて選択される伝送路について図７に示した。図７は、各伝送路の異常の有無に応じて選択される伝送路の例を表に示したものである。図７では、現用の伝送路の異常の有無が「現用伝送路品質」、予備の伝送路の異常の有無が「予備伝送路品質」として示されている。伝送路が正常であるとき、すなわち、光電変換後の電気信号である光電変換信号の電圧が所定の閾値以上である場合を「○」として示している。伝送路に異常が生じているとき、すなわち、光電変換信号の電圧が所定の閾値未満である場合を「×」として示している。また、図７では各伝送路の異常の有無に応じて選択される伝送路が「判定結果」として示されている。

図７に示す通り、光パス切替装置３０は、現用の伝送路と予備の伝送路が両方とも「○」、すなわち、正常であったときは現用の伝送路の選択を継続する。現用の伝送路のみが「○」、すなわち、現用の伝送路のみが正常なときは、光パス切替装置３０は、現用の伝送路の選択を継続する。現用の伝送路が「×」、予備の伝送路が「○」のとき、すなわち、現用の伝送路に異常が生じて、予備の伝送路が正常なときは、光パス切替装置３０は予備の伝送路を選択し、伝送路の切り替えを行う。また、現用の伝送路と予備の伝送路が両方とも「×」、すなわち、両方の伝送路に異常が生じているときは、光パス切替装置３０は伝送路の選択を行うことができないのでそのままの動作を継続する。両方の伝送路に異常が生じているときに、光通信ネットワークの制御システムや作業者等に、伝送路に異常が生じている旨の情報を通知する構成とすることもできる。

本実施形態の光通信ネットワークでは、光パス切替装置３０の識別部３６が送電用の光の強度を基に現用と予備の伝送路の異常の有無を判断している。現用の伝送路の異常を検知したとき、予備の伝送路が正常なときのみ切り替えることで、正常な光信号の出力をより正確に継続することが可能となる。また、２つの伝送路の異常を検知して双方向に切り替えを行うことができるので、異常が生じた伝送路の修復処置を行えば作業者が光パス切替装置３０を操作することなく、再度、伝送路に異常が発生した際の信号の切り替えを行うことができる。

本発明の第４の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図８は本実施形態の光通信ネットワークの構成の概要を示したものである。第２の実施形態および第３の実施形態では、送電用光ファイバで伝送された光から変換された電気信号の電圧を基に、伝送路の異常の有無の判断を行っていた。そのような構成に代えて、本実施形態では、通信用光ファイバで伝送される光信号の強度の計測結果を基に、伝送路の異常の有無の判断を行う。

本実施形態の光通信ネットワークは、光パス切替装置７０と、第１の伝送路８１と、第２の伝送路８２と、光出力伝送路８３を備えている。第１の伝送路８１は、通信用光ファイバ８４および送電用光ファイバ８５を備えている。また、第２の伝送路８２は、通信用光ファイバ８６および送電用光ファイバ８７を備えている。

本実施形態の光通信ネットワークでは、第１の伝送路８１の通信用光ファイバ８４から第１の光信号Ｓ３１が光パス切替装置７０に入力される。また、第２の伝送路８２の通信用光ファイバ８６から第２の光信号Ｓ３２が光パス切替装置７０に入力される。第１の伝送路８１で伝送される第１の光信号Ｓ３１および第２の伝送路８２で伝送される第２の光信号Ｓ３２は同一の情報を伝送する信号である。光パス切替装置７０からは、第１の光信号Ｓ３１または第２の光信号Ｓ３２のうちいずれか一方が、出力光信号Ｓ３３として光出力伝送路８３に出力される。

第１の伝送路８１の送電用光ファイバ８５および第２の伝送路８２の送電用光ファイバ８７からは送電用の光である第１の送電信号Ｓ３４および第２の送電信号Ｓ３５がそれぞれ光パス切替装置７０に入力される。また、第１の伝送路８１、第２の伝送路８２、光出力伝送路８３、通信用光ファイバ８４、送電用光ファイバ８５、通信用光ファイバ８６および送電用光ファイバ８７は、第３の実施形態の同名称のものと構成および機能は同様である。

光パス切替装置７０の構成について詳細に説明する。光パス切替装置７０は、光電変換部７１と、光電変換部７２と、ダイオード７３と、ダイオード７４と、充電部７５を備えている。本実施形態の光パス切替装置７０は、光レベル検出回路７６と、光レベル検出回路７７をさらに備えている。また、本実施形態の光パス切替装置７０は、識別部７８と、ラッチ回路７９と、光出力信号切替部８０をさらに備えている。

光電変換部７１、光電変換部７２、ダイオード７３、ダイオード７４および充電部７５の構成および機能は第３の実施形態の同一名称の部位と同様である。また、識別部７８、ラッチ回路７９および光出力信号切替部８０の構成および機能は第３の実施形態の同一名称の部位と同様である。

光レベル検出部７６は、第１の伝送路８１の通信用光ファイバ８４から入力される第１の光信号Ｓ３１の強度を測定する機能を有する。光レベル検出部７６は、測定した光信号の強度を第１の光強度信号Ｓ３９として識別部７８に送る。光レベル検出部７７は、第２の伝送路８１の通信用光ファイバ８６から入力される第２の光信号Ｓ３２の強度を測定する機能を有する。光レベル検出部７７は、測定した光信号の強度を第２の光強度信号Ｓ３９として識別部７８に送る。

本実施形態の光電変換部７１および光電変換部７２からの出力信号は、第３の実施形態とは異なり、識別部７８には入力されない。すなわち、光電変換部７１から出力される第１の光電変換信号Ｓ３６および光電変換部７２から出力される第２の光電変換信号Ｓ３７は、各々、ダイオードを介して充電部７５にのみ送られる。

本実施形態の光パス切替装置７０のラッチ回路７９には、識別部７８が出力した切替制御信号Ｓ４１が入力される。ラッチ回路７９は、信号切替信号Ｓ４２を出力し、信号切替信号Ｓ４２は，光出力信号切替部８０に入力される。第１の光電変換信号Ｓ３６、第２の光電変換信号Ｓ３７、切替制御信号Ｓ４１および信号切替信号Ｓ４２の機能および各信号が示す情報は、第３の実施形態の同名称の信号と同様である。

本実施形態の光通信ネットワークの光パス切替装置７０が、出力する光信号を切り替える際の動作について説明する。図９は本実施形態の光パス切替装置７０が、出力する光信号の切り替えを行う際の動作フローを示したものである。第１の伝送路８１が現用の伝送路として用いられ、第１の光信号Ｓ３１が光出力伝送路７３に出力光信号Ｓ３３として出力されている状態を開始時点として以下の説明を行う。

光パス切替装置７０の光出力信号切替部８０に、第１の伝送路８１から第１の光信号Ｓ３１が入力されている。また、光パス切替装置７０の光出力信号切替部８０に、第２の伝送路８２から第２の光信号Ｓ３２が入力されている。第１の伝送路８１側を現用としているので、光出力信号切替部８０のスイッチ素子は、第１の伝送路８１の通信用光ファイバ８４からの入力経路を光出力伝送路８３への出力経路に接続している状態である。よって、光出力信号切替部は、現用の第１の伝送路８１から入力された第１の光信号Ｓ３１を、出力光信号Ｓ３３として光出力伝送路８５に出力している（ステップ１３１）。

光パス切替装置７０には送電用の光が第１の送電信号Ｓ３４として第１の伝送路８１の送電用光ファイバ８５から入力されている。光パス切替装置７０に入力された第１の送電信号Ｓ３４は、光電変換部７１に送られる。第１の送電信号Ｓ３４を受け取ると、光電変換部７１は、第１の送電信号Ｓ３４の光を電気に変換して第１の光電変換信号Ｓ３６として出力する。また、光パス切替装置７０には送電用の光が第２の送電信号Ｓ３５として第２の伝送路８２の送電用光ファイバ８７から入力されている。光パス切替装置７０に入力された第２の送電信号Ｓ３５は、光電変換部７２に送られる。第２の送電信号Ｓ３５を受け取ると、光電変換部７２は、第２の送電信号Ｓ３５の光を電気に変換して第２の光電変換信号Ｓ３７として出力する。第１の光電変換信号Ｓ３６および第２の光電変換信号Ｓ３７はそれぞれダイオードを介して充電部７５に送られる。充電部７５は、第１の光電変換信号Ｓ３６および第２の光電変換信号Ｓ３７が有する電力を蓄電する（ステップ１３２）。

充電部７５で蓄電された電力は、充電部７５からＤＣ電源信号Ｓ３８として出力され、光レベル検出部７６、光レベル検出部７７、識別部７８、ラッチ回路７９および光出力信号切替部８０のＤＣ電源として供給される。

第１の伝送路８１から光パス切替装置７０に入力された第１の光信号Ｓ３１の一部は、分岐されて光レベル検出部７６に入力される。光信号の分岐は、例えば、光カプラを用いて行うことができる。分岐されてそれぞれの経路に送られる光信号は、分岐前の光信号が含むすべての波長の信号を含む。また、第２の伝送路８２から光パス切替装置７０に入力された第２の光信号Ｓ３２の一部も、同様に、光レベル検出部７７に入力される。

第１の光信号Ｓ３１が入力されると、光レベル検出回路７６は光信号の強度の測定を行い、測定結果を第１の光強度信号Ｓ３９として識別部７８に送る。第２の光信号Ｓ３２が入力されると、光レベル検出回路７７は光信号の強度の測定を行い、測定結果を第２の光強度信号Ｓ４０として識別部７８に送る。識別部７８は、第１の光強度信号Ｓ３９および第２の光強度信号Ｓ４０を受け取ると、現用の伝送路の光信号の強度である第１の光強度信号Ｓ３９が示す強度の測定値と所定の閾値を比較する（ステップ１３３）。所定の閾値は、伝送路から入力される光信号の強度の異常の有無を判断する際の閾値として設定され、識別部７８に保存されている。識別部７８は、光レベル検出回路から送られてくる光信号の強度の測定値が所定の閾値以上である場合に、光信号が正常に伝送されていると判断する。また、識別部７８は、光レベル検出回路から送られてくる光信号の強度の計測値が所定の閾値未満である場合に、伝送路で異常が発生していると判断する。

第１の光強度信号Ｓ３９が示す光信号の強度が所定の閾値以上の場合（ステップ１３４でＮｏ）、識別部７８は第１の伝送路８１は正常であると判断する。識別部７８は、現用の伝送路が正常であると判断したときは、切替制御信号Ｓ４１の出力は行わない。新たな信号を受け取らないのでラッチ回路７９は、オフ状態の信号切制御信号Ｓ４２の出力を継続する。また、光出力信号切替部８０は、オフ状態の信号切制御信号Ｓ４２の信号を受け取り続けているのでスイッチ素子の切り替えを行わない。そのため、光出力信号切替部８０は現用としている第１の伝送路８１から入力される第１の光信号Ｓ３１を、光出力伝送路８１に出力し続ける（ステップ１４１）。

識別部７８は、第１の伝送路８１が正常であると判断すると、所定の時間、休止状態で待機する（ステップ１４２）。識別部７８は、時間の計測を行い所定の時間が経過していない場合は（ステップ１４３でＮｏ）、休止状態のまま時間の計測を継続する。所定の時間が経過した場合は（ステップ１４３でＹｅｓ）、識別部１４３はステップ１３３からの動作を行う。

第１の光強度信号Ｓ３９が示す光信号の強度が所定の閾値未満の場合（ステップ１３４でＹｅｓ）、識別部７８は第１の伝送路８１で異常が発生していると判断する。識別部７８は、現用の伝送路である第１の伝送路８１で異常が発生していると判断すると、予備のとしている第２の伝送路８１の異常の有無を判断する。識別部７８は、予備の伝送路である第２の伝送路８１の異常の有無を判断するため、第２の光強度信号Ｓ４０が示す第２の光信号Ｓ３２の強度と所定の閾値を比較する（ステップ１３５）。

第２の光強度信号Ｓ４０が示す光信号の強度が所定の閾値未満の場合（ステップ１３６でＹｅｓ）、識別部７８は第２の伝送路８２でも異常が生じていると判断する。識別部７８は、第２の伝送路８２も異常が発生していると判断すると、所定の時間後に再度、伝送路の異常の有無を判断する。識別部７８は、再度、伝送路の異常の有無を判断するまでの時間、すなわち所定の時間、休止状態で待機する（ステップ１４２）。識別部７８は、時間の計測を行い所定の時間が経過していない場合は（ステップ１４３でＮｏ）、休止状態のまま時間の計測を継続する。所定の時間が経過した場合は（ステップ１４３でＹｅｓ）、識別部７８はステップ１３３からの動作を行う。所定の回数の確認を行っても、両方の伝送路とも異常と判断される場合に、光通信ネットワークの制御システム等に、伝送路で異常が発生している旨の情報が通知される構成とすることもできる。

第２の光強度信号Ｓ４０が示す光信号の強度が所定の閾値以上の場合（ステップ１３６でＮｏ）、識別部７８は第２の伝送路８２は正常であると判断する。第２の伝送路が正常であると判断すると、識別部７８は光出力信号切替部８０からの出力を第２の伝送路８２側に切り替えるために、オン状態を示す切替制御信号Ｓ４１をラッチ回路７９に送る。ラッチ回路７９は、オン状態を示す切替制御信号Ｓ４１を受け取るとそれまで保持していたオフ状態に代えてオン状態の保持を開始する。ラッチ回路７９はオン状態を保持すると、オン状態を示す信号切替信号Ｓ４２を光出力信号切替部８０に送る。

光出力信号切替部８０は、オン状態を示す信号切替信号Ｓ４２を受け取るとスイッチ素子を第１の伝送路８１側から第２の伝送路８２側へと切り替えて、信号の経路の切り替えを行う（ステップ１３７）。光出力信号切替部８０がスイッチ素子を切り替えると、予備の伝送路としていた第２の伝送路８２入力された第２の光信号Ｓ３２が、出力光信号Ｓ３３として光出力伝送路８２に出力される（ステップ１３８）。また、光出力信号切替部８０がスイッチ素子を切り替えることにより、第１の光信号Ｓ３１は光出力伝送路８３に出力されなくなる。

オン状態を示す切替制御信号Ｓ４１をラッチ回路７９に送ると、識別部７８は次に、伝送路の異常の有無を判断する所定の時間後まで休止状態で待機する（ステップ１３９）。
識別部７８は、時間の計測を行い所定の時間が経過していない場合は（ステップ１４０でＮｏ）、休止状態のまま時間の計測を継続する。所定の時間が経過した場合は（ステップ１４０でＹｅｓ）、識別部１４３はステップ１３３からの動作を行う。ステップ１３３からの動作は、第２の伝送路８２を現用、第１の伝送路８１を予備の伝送路として行われる。

以上の動作により、出力する光信号を異常が発生している第１の伝送路８１から正常な第２の伝送路８２で伝送される光信号へと切り替えることにより、正常な光信号の伝送を継続することができる。

本実施形態の光通信ネットワークでは、光パス切替装置７０の識別部７８がデータ通信用の光信号の強度を基に現用と予備の伝送路の異常の有無を判断している。データ通信用の光信号の強度を基に異常の有無を判断することにより、光信号の異常をより正確に検知することができる。その結果、本実施形態の光通信ネットワークでは、異常をより正確に検知して光信号の切り替えを行うことができるので、光信号のより正常な伝送が可能となり通信の信頼性を向上することが可能となる。

第２の実施形態において、光パス切替装置の光電変換部および蓄電部は並列となるように備えられている。このような構成に代えて、第３の実施形態と同様に光電変換部の出力が、充電部に入力され充電部からの出力がＤＣ電源として供給されるような構成とすることもできる。

第３の実施形態および第４の実施形態において、光パス切替装置の識別部が第１の伝送路および第２の伝送路の異常の有無を所定の閾値との比較を基に判断し、判断結果を基に切り替えの可否を判断していた。このような、構成に代えて２つの伝送路のうち光信号がより正常に伝送されている側が選択されるようにすることもできる。すなわち、２つの伝送路の送電用の光または光信号を比較して、強度がより正常な伝送路を選ぶ方法とすることもできる。２つの伝送路のうちより正常な方を選ぶ方法とすることにより、光信号の伝送を継続できる可能性が向上する。また、このような構成とする場合は、頻繁な切り替えが起きないように、伝送路の選択を開始するための所定の条件を設定し、条件を満たしたときのみ伝送路の選択の動作を開始する構成とする。

第２乃至第４の実施形態において、光パス切替装置の蓄電部または充電部では、２つの光電変換部から出力された電気信号の電力を同時に蓄電していた。このような、構成に代えて、現用の伝送路の光電変換部から出力された電気信号のみが蓄電される構成とすることもできる。現用側でのみ蓄電される構成とする場合は、異常が発生してもう一方の伝送路からの出力に切り替える際に、切り替え先の伝送路に対応した光電変換部から出力される電気信号の蓄電が開始される構成とする。

第１乃至第４の実施形態の光パス切替装置および光通信ネットワークは、例えば、ケーブルテレビの映像配信システムに用いることができる。このような用途に用いた場合、放送局または中継局の送信機から第１の伝送路および第２の伝送路に同一の内容の放送信号が光信号として送信される。所定の位置に設置された光パス切替装置で第１の伝送路または第２の伝送路の一方の光信号が選択され、それ以後の経路では１つの伝送路のみで光信号が伝送される。このような構成とすることにより、所定の位置までの経路が第１の伝送路および第２の伝送路で冗長化されているので、放送信号の伝送をより安定して行うことができる。また、光伝送系のみで信号の切り替えを行うことができ電気配線を必要としないため、地理的条件等の制約を受けにくくなり、ケーブルテレビの映像配信ネットワークの構築の自由度が向上する。

本発明は、光通信ネットワークに用いることができ、特に通信回線が冗長化された光通信ネットワークに利用することができる。

１ 光電変換手段
２ 異常監視手段
３ 出力信号切替手段
１０ 光パス切替装置
１１ 光電変換部
１２ 光電変換部
１３ ダイオード
１４ ダイオード
１５ 蓄電部
１６ 識別部
１７ 光出力信号切替部
１８ オペアンプ
１９ 抵抗
２１ 第１の伝送路
２２ 第２の伝送路
２３ 光出力伝送路
２４ 通信用光ファイバ
２５ 送電用光ファイバ
２６ 通信用光ファイバ
２７ 送電用光ファイバ
３０ 光パス切替装置
３１ 光電変換部
３２ 光電変換部
３３ ダイオード
３４ ダイオード
３５ 充電部
３６ 識別部
３７ ラッチ回路
３８ 光出力信号切替部
４１ 第１の伝送路
４２ 第２の伝送路
４３ 光出力伝送路
４４ 通信用光ファイバ
４５ 送電用光ファイバ
４６ 通信用光ファイバ
４７ 送電用光ファイバ
５１ 第１の伝送路側入力部
５２ 第２の伝送路側入力部
５３ 制御部
５４ 切替制御信号出力部
６１ 主制御部
６２ 記憶部
６３ スリープ機能部
７０ 光パス切替装置
７１ 光電変換部
７２ 光電変換部
７３ ダイオード
７４ ダイオード
７５ 充電部
７６ 光レベル検出部
７７ 光レベル検出部
７８ 識別部
７９ ラッチ回路
８０ 光出力信号切替部
８１ 第１の伝送路
８２ 第２の伝送路
８３ 光出力伝送路
８４ 通信用光ファイバ
８５ 送電用光ファイバ
８６ 通信用光ファイバ
８７ 送電用光ファイバ
１０１−１０８ 信号の切り替え動作ステップ
１１１−１２３ 信号の切り替え動作ステップ
１３１−１４３ 信号の切り替え動作ステップ
Ｓ１ 第１の光信号
Ｓ２ 第２の光信号
Ｓ３ 出力光信号
Ｓ４ 第１の送電信号
Ｓ５ 第２の送電信号
Ｓ６ 第１の光電変換信号
Ｓ７ 第２の光電変換信号
Ｓ８ ＤＣ電源信号
Ｓ９ 切替制御信号
Ｓ１１ 第１の光信号
Ｓ１２ 第２の光信号
Ｓ１３ 出力光信号
Ｓ１４ 第１の送電信号
Ｓ１５ 第２の送電信号
Ｓ１６ 第１の光電変換信号
Ｓ１７ 第２の光電変換信号
Ｓ１８ ＤＣ電源信号
Ｓ１９ 切替制御信号
Ｓ２０ 信号切替信号
Ｓ２１ 第１の光強度信号
Ｓ２２ 第２の光強度信号
Ｓ２３ 出力制御信号
Ｓ３１ 第１の光信号
Ｓ３２ 第２の光信号
Ｓ３３ 出力光信号
Ｓ３４ 第１の送電信号
Ｓ３５ 第２の送電信号
Ｓ３６ 第１の光電変換信号
Ｓ３７ 第２の光電変換信号
Ｓ３８ ＤＣ電源信号
Ｓ３９ 第１の光強度信号
Ｓ４０ 第２の光強度信号
Ｓ４１ 切替制御信号
Ｓ４２ 信号切替信号

Claims (10)

1. 第１の信号を伝送する光ファイバ及び第１の送電用の光を伝送する光ファイバをそれぞれ備える第１の伝送路を介して入力される前記第１の送電用の光を電気に変換する光電変換手段と、
   前記第１の伝送路の異常の有無を監視する異常監視手段と、
   前記異常監視手段が前記第１の伝送路の異常を検知したときに、前記光電変換手段が変換した前記電気を駆動源として、出力する信号を前記第１の伝送路を介して入力される前記第１の信号から、第２の伝送路を介して入力される第２の信号に切り替える出力信号切替手段と
   を備えることを特徴とする光パス切替装置。
2. 前記光電変換手段は、前記第２の信号を伝送する光ファイバとは別の光ファイバで前記第２の伝送路を介して入力される第２の送電用の光を電気に変換する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光パス切替装置。
3. 前記異常監視手段は、前記第２の伝送路の異常の有無を監視する手段をさらに備え、
   前記出力信号切替手段は、前記異常監視手段が前記第１の伝送路の異常を検知したときに、前記第２の伝送路の異常を検知していない場合に、前記第１の信号から前記第２の信号への切り替えを行うことを特徴とする請求項１または２いずれかに記載の光パス切替装置。
4. 前記異常監視手段は、前記光電変換手段が前記第１の送電用の光を変換して出力する前記電気を計測した結果を基に異常を検知することを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の光パス切替装置。
5. 前記異常監視手段は、前記第１の信号の強度の計測結果を基に異常を検知することを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の光パス切替装置。
6. 前記光電変換手段が前記光を変換した前記電気を保持する蓄電手段をさらに備え、
   前記蓄電手段が前記出力信号切替手段に前記電気を駆動源として供給することを特徴とする請求項１から５いずれかに記載の光パス切替装置。
7. 第１の信号を伝送する光ファイバ及び第１の送電用の光を伝送する光ファイバをそれぞれ備える第１の伝送路を介して入力される送電用の光を電気に変換し、
   前記第１の伝送路の異常の有無を監視し、
   前記第１の伝送路の異常を検知したときに、前記第１の送電用の光から変換した前記電気を駆動源として、出力する光信号を前記第１の伝送路を介して入力される前記第１の信号から、第２の伝送路を介して入力される第２の信号に切り替えることを特徴とする通信方法。
8. 前記第２の信号を伝送する光ファイバとは別の光ファイバで前記第２の伝送路を介して入力される第２の送電用の光を電気に変換し、前記第２の送電用の光から変換した前記電気も前記第２の信号に切り替える際の前記駆動源として用いることを特徴とする請求項７に記載の通信方法。
9. 前記第１の送電用の光を変換して出力する前記電気を計測した結果を基に前記異常を検知することを特徴とする請求項７または８いずれかに記載の通信方法。
10. 前記第１の信号の強度の計測結果を基に前記異常を検知することを特徴とする請求項７または８いずれかに記載の通信方法。

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