JP2016163106A - 通信装置および保守運用システム - Google Patents

Abstract

【課題】装置出荷時に設定以降、運用状態では設定変更が不可能な固定値であった判定では早期発見が困難な故障傾向品の故障判定を実施する。
【解決手段】レーザダイオードと、ＬＤの出力をモニターするフォトダイオードと、パワーモニター値に基づいてレーザダイオードを駆動する駆動回路にバイアス電流を供給し、このバイアス電流の電流モニター値を送信する制御回路と、ＬＤの温度を測定する温度モニター回路と、を含む複数の光送信部と、複数の電流モニター値の平均値を算出する平均値算出部と、温度モニター回路の出力に基づいて、電流モニター値を温度補正する温度補正部と、平均値と複数の補正された電流モニター値とに基づいて、光送信部の故障を判定する故障判定部と、を含む通信装置により、達成できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信装置および保守運用システムに係り、特に送信用レーザダイオードの故障判定機能を備える通信装置および保守運用システムに関する。

近年、通信装置において、大容量高速化、長距離伝送、装置消費電力抑制を含む需要から、光通信を適用したネットワークが数多く構築されている。光通信には、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）に代表される通信規格毎に用意された光送受信部品の適用が一般的である。光送受信部品は、電気⇔光変換を行う複合部品である。光送信部品は、電気入力を発光素子であるレーザダイオードを使用して光出力へ変換することで光通信を実現する。そのため、レーザダイオードの故障による発光停止は、通信停止に直結する。このため、レーザダイオードの発光停止は、通信回線に多大な影響を及ぼす。

レーザダイオードは、その光出力について、光出力パワーの一定制御を行っている。光送信機は、レーザダイオードの光出力をモニターするフォトダイオードから得られる光出力パワーモニターにて光出力パワー一定制御回路へフィードバックする。光送信機は、フィードバックに基づいたレーザバイアス電流にてレーザダイオード駆動回路を制御する。

レーザダイオードは、高温動作時にレーザバイアス電流が増加する特性を持っている。このため、アレニウスの法則に従い、レーザダイオードは、高温動作時に常温動作時と比較して、故障に至るまでの時間が短くなる。特性劣化が進んだ状態にあるレーザダイオードは、光出力パワーとレーザバイアス電流の傾きで示される発光効率が低下する。このため、光出力パワーの一定制御によるレーザバイアス電流の増加と、それに伴う損失分の自己発熱によりレーザダイオードの特性劣化を更に加速させる。

また、製造時に一定確率で作りこまれてしまう微小な結晶欠陥が多く内在するレーザダイオードでは、結晶欠陥の成長による特性劣化をより一層加速させる。このため、レーザダイオードは、発光開始から一年程度の期間で発光停止に至る場合もある。

通信装置は、レーザダイオードの状態を監視するため、レーザバイアス電流値をモニターする。通信装置は、レーザバイアス電流モニター値が通信装置で設定したレーザバイアス電流の異常判定閾値を超えた場合、レーザダイオードの故障と判断し、即時発光を停止させる。発光停止の故障が発生した場合、保守者は、新しい光送信機に交換して通信復旧を行う。しかし、一部の特殊なレーザダイオードは、受注生産品のため、調達するまでに数ヶ月間を要する。すなわち、交換品を準備できていない場合、故障発生時から通信復旧までに多大な時間を要する。これらの理由から、レーザダイオードは、短寿命部品かつ故障率の高い部品に位置付けられる。この結果、通信装置において、レーザダイオードの故障監視は、重要監視項目として扱われる。

これらの背景から、レーザバイアス電流値のモニターによるレーザダイオードの故障監視、故障判定、それらに基づく停止推定時間の算出は、計画的な保守交換、運用管理を実現する。レーザダイオードの故障監視、故障判定、それらに基づく停止推定時間の算出は、通信ネットワークの通信停止時間を短くでき、高信頼化に大きく寄与する。

従来の通信装置におけるレーザダイオードの監視技術は、光送信部からレーザダイオードのレーザバイアス電流値、光送信部内温度値を定期的にモニターする。この監視技術は、モニター値毎に異常判定閾値を設け、その閾値を超えた場合にレーザダイオード故障と判定し、発光を停止させる。それと共に、この監視技術は、発光停止情報を上位監視装置である保守運用システムへ通知する。

レーザダイオードの故障判定分野の背景技術として、特許文献１と特許文献２がある。特許文献１には、「機器の故障原因の調査を短時間で容易に行うことを可能とする」と記載されている。特許文献１の技術は、光送信部の電源電圧、温度、光出力パワーを含むモニタリング情報を取得し、モニタリング情報と対応表とに基づいて推定される故障原因を選択し、取得したモニタリング情報および選択された故障原因をメモリに保存する。

特許文献２には、「レーザダイオードのバイアス電流を監視し、レーザダイオードの劣化時期を予測するレーザダイオード劣化予測装置を提供する」と記載されている。特許文献２の技術は、任意の時間間隔にてモニターしたレーザバイアス電流値とモニター時間の間隔から、時間によるレーザバイアス電流値の傾きを求め、その傾きで作成した一次関数にて劣化判定値に到達するまでの時間を算出する。

特開２０１４−１０７６７６号公報 特開平０９−１１６２３１号公報

従来から通信装置における光送信部に対して、モニター値（光出力パワー、レーザバイアス電流、温度）によるレーザダイオードの故障監視、故障判定、それに基づく停止推定時間の算出を行っている。故障監視と故障判定は、光出力パワー値、レーザバイアス電流値に対して装置出荷時に設定以降、運用状態では設定変更が不可能な固定の独立した異常判定閾値を設け、その閾値を超えた場合は、何らかの異常が発生したものとして、レーザダイオードの発光を停止させることが一般的である。これらは、故障判定、故障時の処理として有効である。特許文献１の技術によれば、さらに故障原因の特定に至ることができる。

特許文献２は、出力パワーの一定制御を利用し、レーザバイアス電流値が異常判定閾値に至るまでの時間を算出することで、レーザダイオードの劣化予測を可能としている。しかし、特許文献２の技術では、レーザバイアス電流値に対して、動作環境下の温度による影響を考慮するこができず、設定変更不可能な固定的な異常判定閾値による個々の光送信部に対しての故障監視と故障判定となる。このため、その閾値以外に故障傾向にある振る舞いをしていると判断するに至る相対的な比較値が存在しない。つまり、故障傾向にある光送信部の識別が困難で、その発見が遅れてしまう。なお、特許文献１の技術は、故障解析に係り、故障予測の技術である特許文献２と組み合わせるのは、困難である。

停止推定時間の算出を全監視対象品に実施した場合、算出部への負荷を増大させる。しかし、停止推定時間の算出は、計画的な保守交換、運用管理に有効であるため、故障傾向にある部品については、算出が必須である。しかし、故障監視と故障判定と同様に、停止推定時間算出のトリガーとなる判定値は、変更不可能な固定値を用いるだけでは、判定に過不足が生じる。

複数の通信装置で構築される通信ネットワークにおいて、通信装置が数十ｋｍ離れた拠点に配置される場合もある。その環境下において、監視者が故障監視や停止推定時間の算出の結果を拠点毎に巡回して確認することは、困難である。通信ネットワークは、故障監視や停止推定時間に基づく、効率的かつ計画的な保守交換、運用管理を行うためには、通信ネットワーク全体の状況を集約して管理を行わなければならない。

レーザダイオードの結晶欠陥の成長による故障は、同一通信規格、同一メーカ、製造年月が近い部品で多発する傾向にある。通常、通信ネットワークは、同時期から稼働を開始することから、同一故障の可能性のある光送信部が、複数の通信装置に点在して実装されている懸念がある。従来、それら故障傾向品の兆候監視、分析は、監視者がログを手動で収集、判断を行っていた。そのため、大規模な通信ネットワークの場合には、故障被疑品として交換対象と判断に至るまでに多大な時間を要する。

通信障害を防ぐため、二重化を行い、故障時の予備装置を配置する場合もある。しかし、二重化には、コストアップの課題がある。コストアップの解決手段の一つとして、事前に容易に故障予測を実現することは、重要である。

レーザダイオードの故障監視装置は、光送信部品のモニター値として得られるレーザダイオードのレーザバイアス電流モニター値を使用する。この際、各光送信部品の動作温度環境を考慮するために、光送信部品の温度モニター値も取込む。故障監視装置は、常温（２５℃）との差分を係数化してレーザバイアス電流モニター値を補正する。

故障判定と停止推定時間算出のトリガーとなる故障判定値は、通信装置内の複数の光送信部品のレーザバイアス電流モニター値の平均を求め、平均値からのズレ量を求め判定値として適用する。故障判定値は、複数のレーザバイアス電流モニター値から標準偏差を求め、平均値と標準偏差による相対的な故障監視と故障判定を行う。

上述した課題は、電気信号を光信号に変換するレーザダイオードと、このレーザダイオードの出力をモニターするフォトダイオードと、このフォトダイオードからのパワーモニター値に基づいてレーザダイオードを駆動する駆動回路にバイアス電流を供給し、このバイアス電流の電流モニター値を送信する制御回路と、レーザダイオードの温度を測定する温度モニター回路と、を含む複数の光送信部と、光送信部から受信した複数の電流モニター値の平均値を算出する平均値算出部と、温度モニター回路の出力に基づいて、電流モニター値を温度補正する温度補正部と、平均値と複数の補正された電流モニター値とに基づいて、光送信部の故障を判定する故障判定部と、を含み、故障判定部は、補正された電流モニター値のいずれかが平均値から判定値以上離れたとき、当該電流モニター値を送信した光送信部について故障と判定する通信装置および通信装置と接続され、同様に構成された保守運用システムにより、達成できる。

本発明によれば、監視対象品のレーザバイアス電流モニター値と比較対象となる相対的な判定値を持つので、故障傾向にある光送信部の早期発見および過不足無く停止推定時間算出が可能である。

レーザダイオード故障判定を備えた通信装置のブロック図である。 故障判定部のブロック図である。 レーザバイアス電流値と稼働時間の関係を説明するグラフである。 制御基板の処理を説明するフローチャートである。 レーザバイアス電流分布算出を行う通信装置のブロック図である。 他の故障判定部のブロック図である。 制御基板の処理を説明する他のフローチャートである。 複数の通信装置と保守運用システムの構成を説明するブロック図である。 グループ毎に故障判定を行う保守運用システムの構成を説明するブロック図である。 グループ毎に監視を行うレーザバイアス電流値と稼働時間の関係を説明するグラフである。 制御基板の処理を説明する更に他のフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、実施例を用い、図面を参照しながら詳細に説明する。

実施例１では、レーザダイオード故障判定機能を備えた通信装置を説明する。図１において、通信装置１００は、インタフェース基板１１０と、制御基板１４０と、表示・記録部１８０と、を含む。インタフェース基板１１０は、Ｎ台の光送信部１２０を含む。光送信部１２０は、レーザダイオード１２１と、モニター用フォトダイオード１２２と、光出力パワー一定制御回路１２３と、レーザダイオード駆動回路１２４と、温度モニター回路１２５と、を含む。

制御基板１４０は、レーザバイアス電流モニターメモリ部１４１と、温度モニターメモリ部１４２と、レーザバイアス電流平均値算出部１４３と、レーザバイアス電流温度補正部１４４と、異常判定閾値メモリ部１４５と、時計部１４６と、故障判定部１６０と、を含む。

インタフェース基板１１０は、光送信部１２０を実装する。制御基板１４０は、インタフェース基板１１０の監視と制御を行う。
光送信部１２０は、電気入力を光出力へ変換を行う複合部品である。光出力パワーの一定制御を行うため、光送信部１２０は、レーザダイオード１２１の光出力について、モニター用フォトダイオード１２２から得られる光出力パワーモニター値をもちいて、光出力パワー一定制御回路１２３へフィードバックする。光送信部１２０は、フィードバックに基づいたレーザバイアス電流にてレーザダイオード駆動回路１２４を制御する。レーザダイオード駆動回路１２４は、電気信号の入力を受け付ける。レーザダイオード１２１は、光信号を出力する。

レーザバイアス電流について、光送信部１２０は、レーザバイアス電流モニター値をレーザバイアス電流モニターメモリ部１４１へ格納する。この目的は、レーザダイオード１２１の状態を監視するためである。また、格納間隔は、時計部１４６の出力である時刻情報によるモニター間隔である。また、光送信部１２０の内部温度状況を監視するため、光送信部１２０は、温度モニター回路１２５にて得られた温度モニター値を温度モニターメモリ部１４２へ格納する。

異常判定閾値メモリ１４５は、レーザバイアス電流モニター値に異常が発生した場合に、レーザダイオード１２１を即時発光停止するためのレーザバイアス電流の異常判定閾値を格納する。レーザバイアス電流平均値算出部１４３は、レーザバイアス電流モニターメモリ部１４１の出力値であるレーザバイアス電流値データを使用し、インタフェース基板１１０に実装されている光送信部１２０のレーザバイアス電流平均値を算出する。

レーザバイアス電流温度補正部１４４は、温度値データを使用して、光送信部１２０の個別温度と常温（２５℃）時の動作環境下の違いについてレーザバイアス電流値データに対して補正を行う。レーザバイアス電流温度補正値Ｉｂｃｏｒは、レーザバイアス電流値データＩｂ、温度値データＴ、レーザダイオードの代表特性を表す定数をαとすると、式１で表される。
Ｉｂｃｏｒ＝Ｉｂ×（Ｔ−常温（２５℃））×α…（式１）

時計部１４６は、時刻情報について、レーザバイアス電流モニターメモリ部１４１、温度モニターメモリ部１４２、故障判定部１６０および図示を省いた光送信部１２０へ供給する。

故障判定部１６０は、温度補正を行ったレーザバイアス電流温度補正値（Ｎ値）、レーザバイアス電流平均値、レーザバイアス電流異常判定上限閾値、レーザバイアス電流異常判定下限閾値、時刻情報を入力として、Ｎ台の光送信部１２０のレーザダイオード故障判定と停止推定時間の算出を行う。

図２を参照して、故障判定部の構成を説明する。図２において、故障判定部１６０は、故障判定値算出部１６１と、故障判定上下限係数メモリ１６２と、判定部１６３と、レーザバイアス電流傾き算出部１６４と、停止推定時間算出部１６５と、を含む。

レーザバイアス電流平均値算出部１４３からのレーザバイアス電流平均値は、故障判定値算出部１６１とレーザバイアス電流傾き算出部１６４に入力される。レーザバイアス電流温度補正部１４４からのレーザバイアス電流温度補正値（Ｎ値）は、判定部１６３、レーザバイアス電流傾き算出部１６４に入力される。異常判定閾値メモリ部１４５からのレーザバイアス電流異常判定上限閾値とレーザバイアス電流異常判定下限閾値は、停止推定時間算出部１６５に入力される。時計部１４６からの時刻情報は、レーザバイアス電流傾き算出部１６４、停止推定時間算出部１６５に入力される。停止推定時間算出部１６５は、表示情報を表示・記録部１８０に出力する。

故障判定上限値、故障判定下限値は、判定部１６３にて使用する故障判定値である。故障判定値算出部１６１は、レーザバイアス電流平均値と故障判定上下限係数メモリ１６２に格納された故障判定上下限係数から、故障判定上限値、故障判定下限値を、以下のように算出する。故障判定上限値Ｉｂｆｍａｘ、故障判定下限値Ｉｂｆｍｉｎは、レーザバイアス電流平均値Ｉｂａｖｇの±１０％とした場合、故障判定上下限係数は、０.１となるため、式２、式３で表される。

Ｉｂｆｍａｘ＝Ｉｂａｖｇ×（１＋０.１）
＝Ｉｂａｖｇ×１.１ …（式２）
Ｉｂｆｍｉｎ＝Ｉｂａｖｇ×（１−０.１）
＝Ｉｂａｖｇ×０.９ …（式３）

判定部１６３は、レーザバイアス電流温度補正値が上記故障判定上限値と故障判定下限値の範囲内であることを監視することで光送信部１２０の故障判定行う。

レーザバイアス電流傾き算出部１６４は、モニター値取込み時刻毎に得られる２点のレーザバイアス電流平均値とモニター値取込み時刻の間隔からレーザバイアス電流の傾き（モニター値取込み時刻の間隔におけるレーザバイアス電流値の変動量）を平均値傾きとして算出する。レーザバイアス電流傾き算出部１６４は、また、故障判定結果を受信したとき、故障判定結果に基づいて、故障判定品傾きを算出する。レーザバイアス電流傾き算出部１６４は、平均値傾きおよび故障判定品傾きを停止推定時間算出部１６５に送信する。停止推定時間算出部１６５は、故障判定品傾きとレーザバイアス電流異常判定上限閾値またはレーザバイアス電流異常判定下限閾値の交点となる時刻を求める。

図３を参照して、レーザバイアス電流傾き算出部と停止推定時間算出部の処理を説明する。図３において、縦軸はレーザバイアス電流値、横軸は稼働時間である。横軸の時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３は、モニター値の取込み時刻である。判定部１６３は、時刻ｔ１〜ｔ３で取り込まれたレーザバイアス電流温度補正値について、レーザバイアス電流平均値を基準とする故障判定上限値、故障判定下限値の範囲内であることを監視する。監視の結果、故障と判定されたとき（範囲外のとき）、判定部１６３は、故障判定結果として、時刻ごとのレーザバイアス電流温度補正値をレーザバイアス電流傾き算出部１６４へ出力する。

ここで、平均値傾きＳａｖｇは、時刻ｔ１におけるレーザバイアス電流平均値Ｉｂａｖｇ１、時刻ｔ２におけるレーザバイアス電流平均値Ｉｂａｖｇ２とした場合、式４で表される。
Ｓａｖｇ＝（Ｉｂａｖｇ２−Ｉｂａｖｇ１）／（ｔ２−ｔ１）…（式４）

レーザバイアス電流傾き算出部１６４は、故障判定結果にて故障と判定されたレーザバイアス電流温度補正値とモニター間隔から故障判定品傾きを算出する。
故障判定品傾きＳｆは、時刻ｔ１に故障と判定されたレーザバイアス電流温度補正値Ｉｂｆ１、時刻ｔ２のレーザバイアス電流温度補正値Ｉｂｆ２とした場合、式５で表される。
Ｓｆ＝（Ｉｂｆ２−Ｉｂｆ１）／（ｔ２−ｔ１）…（式５）

停止推定時間算出部１６５は、平均値傾きとレーザバイアス電流異常判定上限閾値またはレーザバイアス電流異常判定下限閾値の交点となる時刻を時刻情報から求めることで、光送信部１２０の平均停止推定時間を算出する。平均停止推定時間Ｔｆａｖｇは、式４における平均値傾きＳａｖｇ、レーザバイアス電流異常判定上限値Ｉｂａｌｍとした場合、式６で表される。
Ｉｂａｌｍ＝Ｓａｖｇ×Ｔｆａｖｇ
Ｔｆａｖｇ＝Ｉｂａｌｍ／Ｓａｖｇ…（式６）

また、時刻ｔ３において、レーザバイアス電流温度補正値（１）は、故障判定上限値を超えた値であり、その故障判定品傾きから、レーザバイアス電流温度補正値（１）がモニターされている光送信部１２０（１）は、平均停止推定時間より短い時間で故障に至る。そこで、停止推定時間算出部１６５は、平均停止推定時間の算出と同様の手順で、光送信部１２０（１）について個別に停止推定時間を算出する。個別の停止推定時間は、レーザバイアス電流温度補正値（１）の情報を故障判定結果としてレーザバイアス電流傾き算出部１６４へ出力し、故障判定結果に対応する故障判定品傾きをレーザバイアス電流異常判定上限閾値まで延長した交点における稼働時間として算出する。個別の停止推定時間Ｔｆは、式５における故障判定品傾きＳｆ、レーザバイアス電流異常判定上限値Ｉｂａｌｍとした場合、式７で表される。
Ｉｂａｌｍ＝Ｓｆ×Ｔｆ
Ｔｆ＝Ｉｂａｌｍ／Ｓｆ…（式７）

なお、時刻ｔ１〜ｔ３で表されるモニター値取込み時刻の最大間隔は、故障と判定されてから停止推定時間の到達までの期間により算出が可能である。具体的には、故障と判定されてから停止推定時間の到達までの期間Ｔｆを１ヵ月とし、レーザバイアス電流異常判定上限値Ｉｂａｌｍを２０％、レーザバイアス電流補正値の故障判定上限値Ｉｂｆｍａｘを１０％とした場合、時刻情報の各モニター値取込み時刻の最大間隔ｔは、式８として表される。
式５より
Ｓｆ＝Ｉｂｆｍａｘ／ｔ
式７より
Ｔｆ＝Ｉｂａｌｍ／Ｓｆ
＝Ｉｂａｌｍ／（Ｉｂｆｍａｘ／ｔ）
ｔ＝Ｔｆ×Ｉｂｆｍａｘ／Ｉｂａｌｍ…（式８）
ここで、Ｔｆ＝２４時間／日×３０日
＝７２０時間
Ｉｂａｌｍ＝０.２、Ｉｂｆｍａｘ＝０.１であるから
ｔ＝７２０時間×０.１／０.２
＝３６０時間（１５日）
となる。

表示・記録部１８０は、表示情報として上記レーザバイアス電流平均値、レーザバイアス電流温度補正値、レーザバイアス電流異常判定上限閾値、レーザバイアス電流異常判定下限閾値、故障判定上限値、故障判定下限値、故障判定結果、平均値傾き、故障判定品傾き、平均停止推定時間、故障判定となった光送信部の停止推定時間を含む情報を表示またはログとして記録する。

図４を参照して、制御基板の動作を説明する。なお、図１の説明では、メモリへの書き込みを光送信部の動作として説明したが、ここでは制御基板の動作として説明する。これは、どちらの処理であってもよいことを意味する。

図４において、制御基板１４０は、レーザバイアス電流モニター値および温度モニター値を読み出す（Ｓ３０１）。制御基板１４０は、モニター値をレーザバイアス電流モニターメモリおよび温度モニターメモリへ書き込む（Ｓ３０２）。制御基板１４０は、全光送受信部品のモニター値が書き込み完了か判定する（Ｓ３０３）。Ｎｏのとき、制御基板１４０は、ステップ３０１に遷移する。ステップ３０３でＹｅｓのとき、制御基板１４０は、レーザバイアス電流平均および温度補正値を算出する（Ｓ３０４）。制御基板１４０は、故障判定上限値および故障判定下限値を算出する（Ｓ３０５）。

制御基板１４０は、レーザバイアス電流温度補正値について、故障判定上限値および故障判定下限値内か判定する（Ｓ３０６）。Ｎｏのとき、制御基板１４０は、故障判定品傾きを算出する（Ｓ３０７）。ステップ３０６でＹｅｓまたはステップ３０７のあと、制御基板１４０は、全光送受信部品の故障判定完了か判定する（Ｓ３０８）。Ｎｏのとき、制御基板１４０は、ステップ３０６に遷移する。ステップ３０８でＹｅｓのとき、制御基板１４０は、平均値傾きを算出する（Ｓ３０９）。制御基板１４０は、平均停止推定時間および個別停止推定時間を算出する（Ｓ３１０）。制御基板１４０は、平均停止推定時間および個別停止推定時間を表示・記録部へ出力して（Ｓ３１１）、終了する。

実施例２では、実施例１にて示したレーザダイオード故障判定を備えた通信装置におけるレーザバイアス電流異常判定閾値および故障判定値をレーザバイアス電流モニター値の分布により動的に算出する方法を説明する。

図５を参照して、レーザバイアス電流異常判定上限値、レーザバイアス電流異常判定下限値をレーザバイアス電流値データの分布から動的に算出する通信装置の構成を説明する。図５の通信装置１００Ａが図１の通信装置１００と異なる点は、レーザバイアス電流分布算出部１４７がある点、異常判定閾値メモリ１４５と故障判定部１６０が、それぞれ、異常判定閾値メモリ１４５Ａと故障判定部１６０Ａに置き換わった点である。

レーザバイアス電流分布算出部１４７は、Ｎ値のレーザバイアス電流値データおよびそれらの値から算出したレーザバイアス電流平均値を受信する。レーザバイアス電流分布算出部１４７は、レーザバイアス電流標準偏差を算出する。レーザバイアス電流分布算出部１４７は、レーザバイアス電流標準偏差を、異常判定閾値メモリ１４５Ａと矢印による接続を省いた故障判定部１６０Ａとに送信する。

レーザバイアス電流標準偏差σは、レーザバイアス電流平均値Ｉｂａｖｇ、Ｎ個の光送信部１２０のレーザバイアス電流値データをＩｂ１，Ｉｂ２，…，Ｉｂｎとし、「＾」をべき乗として、式９にて表される。
σ＝（（（Ｉｂａｖｇ−Ｉｂ１）＾２＋（Ｉｂａｖｇ−Ｉｂ２）＾２＋…
＋（Ｉｂａｖｇ−Ｉｂｎ）＾２）／Ｎ）＾（１／２）：（式９）

異常判定閾値メモリ部１４５Ａは、レーザバイアス電流標準偏差σを入力として、レーザバイアス電流異常判定上限閾値、レーザバイアス電流異常判定下限閾値を算出する。具体的には、正規分布において平均値±３σの範囲に全体の約９９.７％が含まれるため、全体から外れる０.３％を、レーザバイアス電流異常とみなし、レーザバイアス電流異常判定閾値として適用することができる。レーザバイアス電流異常判定上限閾値Ｉｂａｌｍｍａｘをレーザバイアス電流平均値Ｉｂａｖｇからレーザバイアス電流標準偏差σの３倍（３σ）として適用した場合、式１０にて表される。
Ｉｂａｌｍｍａｘ＝Ｉｂａｖｇ＋３σ…（式１０）

同様に、レーザバイアス電流異常判定下限閾値Ｉｂａｌｍｍｉｎをレーザバイアス電流平均値Ｉｂａｖｇからレーザバイアス電流標準偏差σの３倍（３σ）として適用した場合、式１１にて表される。
Ｉｂａｌｍｍｉｎ＝Ｉｂａｖｇ−３σ…（式１１）

図６を参照して、実施例２の故障判定部の構成を説明する。図６において、故障判定部１６０Ａと図２の故障判定部１６０との違いは、前者が故障判定上下限係数をレーザバイアス電流標準偏差を動的に算出し、後者は予め設定する点にある。

レーザバイアス電流分布算出部１４７は、図５と同様に、レーザバイアス電流標準偏差を算出し、その値を故障判定上下限係数メモリ１６２へ格納する。レーザバイアス電流標準偏差σは、式９にて表される。

故障判定上限値および故障判定下限値について、故障判定値算出部１６１は、故障判定上下限係数メモリ１６２に格納された故障判定上下限係数から以下のように算出する。具体的には、正規分布において平均値±２σの範囲に全体の約９５.５％が含まれるため、全体から外れる４.５％を、ロット不良とみなし、ロット不良摘出向けに故障判定値として適用することができる。したがって、故障判定上限値Ｉｂｆｍａｘ、故障判定下限値Ｉｂｆｍｉｎ、レーザバイアス電流平均値Ｉｂａｖｇからレーザバイアス電流標準偏差σの２倍（２σ）として、故障判定値算出部１６１は、式１２、式１３のような算出を行う。 Ｉｂｆｍａｘ＝Ｉｂａｖｇ＋２σ…（式１２）
Ｉｂｆｍｉｎ＝Ｉｂａｖｇ−２σ…（式１３）

図７を参照して、実施例２の制御基板の処理を説明する。図７において、制御基板１４０Ａは、レーザバイアス電流モニター値および温度モニター値を読み出す（Ｓ３２１）。制御基板１４０Ａは、読み出したレーザバイアス電流モニター値および温度モニター値をレーザバイアス電流メモリおよび温度モニターメモリへ書き込む（Ｓ３２２）。制御基板１４０Ａは、全光送受信部品のモニター値の書込み完了か、判定する（Ｓ３２３）。Ｎｏのとき、制御基板１４０Ａは、ステップ３２１に遷移する。ステップ３２３でＹｅｓのとき、制御基板１４０Ａは、レーザバイアス電流平均値、温度補正値を算出する（Ｓ３２４）。制御基板１４０Ａは、その算出値を用いて、レーザバイアス電流標準偏差を算出する（Ｓ３２５）。

制御基板１４０Ａは、レーザバイアス電流異常判定上限および異常判定下限閾値を算出する（Ｓ３２６）。制御基板１４０Ａは、故障判定上限および故障判定下限値算出する（Ｓ３２７）。制御基板１４０Ａは、レーザバイアス電流温度補正値が、故障判定上限および故障判定下限値内か、判定する（Ｓ３２８）。Ｎｏのとき、制御基板１４０Ａは、故障判定品傾きを算出する（Ｓ３２９）。ステップ３２８でＹｅｓまたはステップ３２９のあと、制御基板１４０Ａは、全光送受信部品の故障判定完了か、判定する（Ｓ３３０）。Ｎｏのとき、制御基板１４０Ａは、ステップ３２８に遷移する。ステップ３３０でＹｅｓのとき、制御基板１４０Ａは、平均値傾きを算出する（Ｓ３３１）。制御基板１４０Ａは、平均停止推定時間および個別停止推定時間を算出する（Ｓ３３２）。制御基板１４０Ａは、算出結果を表示・記録部へ出力して（Ｓ３３２）、終了する。

実施例３では、実施例１にて示したレーザダイオード故障判定を備えた複数の通信装置を監視する保守運用システムを説明する。
図８を参照して、レーザダイオード故障判定を備えた保守運用システムの構成を説明する。図８において、保守運用システム２００は、Ｍ台の通信装置１００と接続されている。保守運用システム２００は、それぞれの通信装置１００から、それぞれＮ値のレーザバイアス電流モニター値データと温度モニター値データを受信する。

保守運用システム２００は、制御基板１４０と、表示・記録部１８０と、を備える。制御基板１４０は、レーザバイアス電流モニターメモリ部１４１と、温度モニターメモリ部１４２と、レーザバイアス電流平均値算出部１４３と、レーザバイアス電流温度補正部１４４と、異常判定閾値メモリ部１４５と、時計部１４６と、故障判定部１６０と、を含む。制御基板１４０は、通信装置１００の監視と制御を行う。

レーザバイアス電流モニターメモリ部１４１は、Ｎ×Ｍ値のレーザバイアス電流値データを記憶し、レーザバイアス電流平均値算出部１４３とレーザバイアス電流温度補正部１４４とに供給する。温度モニターメモリ部１４２は、Ｎ×Ｍ値の温度値データを記憶し、レーザバイアス電流温度補正部１４４に供給する。なお、各ブロックの動作は、実施例１と同様である。

保守運用システム２００は、Ｍ台の通信装置１００内のレーザダイオード故障判定、停止推定時間の算出結果の表示または記録を表示・記録部１８０の一カ所に集約する。これにより、複数の通信装置、拠点における分布および平均値を集計・分析する。この結果、保守運用システム２００により、故障予測の精度が向上し、分析の容易化、監視の容易化に資することができる。なお、制御基板１４０は、制御基板１４０Ａであってもよい。これは、後述する実施例でも同様である。

実施例４では、複数の通信装置の光送信部から得られる情報から、光送信部のグループ化を行い、そのグループ単位でレーザダイオード故障判定を行う保守運用システムを説明する。

図９を参照して、保守運用システムの構成を説明する。図９において、保守運用システム２００は、Ｍ台の通信装置１００と接続されている。保守運用システム２００Ａは、グループ別整列部２１０と、Ｋ枚の制御基板１４０と、グループ別編集部２２０と、表示・記録部１８０と、を含む。

通信装置１００は、それぞれ保守運用システム２００Ａに、Ｎ値のレーザバイアス電流モニター値データ、Ｎ値の温度モニター値データおよびＮ値の光送信部情報（光送信部の通信規格情報、メーカ情報、製造年月情報）を送信する。グループ別整列部２１０は、Ｎ値のレーザバイアス電流モニター値データ、Ｎ値の温度モニター値データおよびＮ値の光送信部情報について、受信する。

グループ別整列部２１０は、光送信部情報を元にして、レーザバイアス電流モニター値データおよび温度モニター値データの並べ替えを行う。具体的には、グループ別整列部２１０は、バイアス電流モニター値データおよび温度モニター値データについて、任意の製造年月期間、製造年月情報から年毎または月毎の単位にグループ化を行う。グループ別整列部２１０は、Ｋ値のグループ別レーザバイアス電流モニター値データおよびＫ値のグループ別温度モニター値データとして、グループの個数分用意された制御基板１４０へ出力する。グループ別整列部２１０は、グループ情報をグループ別編集部２２０に出力する。

制御基板１４０は、グループ単位でレーザダイオードの故障被疑品（故障を起こす可能性の高い対象物）の兆候監視、故障判定、停止推定時間の算出を行う。グループ別編集部２２０は、それらのグループ間の情報を共有し、相互関係、故障被疑品の分析を行う。グループ別編集部２２０は、制御基板１４０の算出結果、グループ間の相互関係および故障被疑品の分析結果を表示・記録部１８０に出力する。表示・記録部１８０は、それらを表示または記録する。

図１０を参照して、製造月毎にグループ化を行った、レーザバイアス電流と稼働時間の関係を説明する。図１０において、レーザダイオードの結晶欠陥の成長による故障品が複数の通信装置に点在した場合、同一または近傍の製造月に故障品が集中する傾向にある。このため、グループ化されたレーザバイアス電流値において、図１０に示すグループ２において他の製造月と異なるレーザバイアス電流値が観測されている。このため、保守運用システム２００は、このグループに対して故障被疑品監視およびグループとしての停止推定時間の算出が容易に行える。
なお、レーザダイオードの監視方法、故障判定方法と停止推定時間の算出方法は、実施例１と同一のため、説明を省略する。

図１１を参照して、実施例４の制御基板の処理を説明する。図１１において、制御基板１４０は、レーザバイアス電流モニター値および温度モニター値を読み出す（Ｓ３４１）。制御基板１４０は、光送信部品情報を読み出す（Ｓ３４２）。制御基板１４０は、光送信部品情報に基づいて、グループ別にレーザバイアス電流モニター値および温度モニター値を整列する（Ｓ３４３）。制御基板１４０は、整列した、グループ別にレーザバイアス電流モニター値および温度モニター値を該当制御基板のグループ別にレーザバイアス電流メモリおよび温度モニターメモリへ書き込む（Ｓ３４４）。制御基板１４０は、全光送受信部品のモニター値書込み完了か、判定する（Ｓ３４５）。Ｎｏのとき、制御基板１４０は、ステップ３４１にもどる。ステップ３４５でＹｅｓのとき、制御基板１４０は、グループ別にレーザバイアス電流平均値および温度補正値を算出する（Ｓ３４６）。

制御基板１４０は、グループ別に故障判定上限値および故障判定下限値を算出する（Ｓ３４７）。制御基板１４０は、レーザバイアス電流温度補正値について、故障判定上限値および故障判定下限値内か、判定する（Ｓ３４８）。Ｎｏのとき、制御基板１４０は、故障判定品傾きを算出する（Ｓ３４９）。ステップ３４８でＹｅｓのとき、またはステップ３４９のあと、制御基板１４０は、全光送受信部品の故障判定が完了か、判定する（Ｓ３５０）。Ｎｏのとき、制御基板１４０は、ステップ３４８に戻る。ステップ３５０でＹｅｓのとき、制御基板１４０は、グループ別に平均値傾きを算出する（Ｓ３５１）。制御基板１４０は、グループ別に平均停止推定時間および個別停止推定時間を算出する（Ｓ３５２）。制御基板１４０は、グループ別編集部を経由して表示・記録部へ出力して（Ｓ３５３）、終了する。なお、ステップ３５３において、グループ別編集部２２０が、制御基板１４０の算出結果、グループ間の相互関係および故障被疑品の分析結果を表示・記録部１８０に出力し、表示・記録部が、それらを表示してもよいことは、前述の通りである。

実施例４によれば、離れた拠点間に配置された複数の通信装置による通信ネットワークが構築された場合にも、監視者が通信ネットワーク全体の状況を集約監視可能であるため、計画的な保守交換、運用管理を行うことができる。さらに、保守運用システムにて、光送信部の通信規格、メーカ、製造年月情報も集約し、その項目毎にグループ化を行い、故障監視、故障判定、停止推定時間算出を実施することにより、レーザダイオードの結晶欠陥の成長による故障傾向品の兆候監視を含む多角的な分析を自動で行える。このため、効率的かつ早期に故障被疑品の発見が可能となる。

１００…通信装置、１１０…インタフェース基板、１２０…光送信部、１２１…レーザダイオード、１２２…モニター用フォトダイオード、１２３…光出力パワー一定制御回路、１２４…レーザダイオード駆動回路、１２５…温度モニター回路、１４０…制御基板、１４１…レーザバイアス電流モニターメモリ部、１４２…温度モニターメモリ部、１４３…レーザバイアス電流平均値算出部、１４４…レーザバイアス電流温度補正部、１４５…異常判定閾値メモリ部、１４６…時計部、１４７…レーザバイアス電流分布算出部、１６０…故障判定部、１６１…故障判定値算出部、１６２…故障判定上下限係数メモリ、１６３…判定部、１６４…レーザバイアス電流傾き算出部、１６５…停止推定時間算出部、１８０…表示・記録部、２００…保守運用システム、２１０…グループ別整列部、２２０…グループ別編集部。

Claims (5)

1. 電気信号を光信号に変換するレーザダイオードと、このレーザダイオードの出力をモニターするフォトダイオードと、このフォトダイオードからのパワーモニター値に基づいて前記レーザダイオードを駆動する駆動回路にバイアス電流を供給し、このバイアス電流の電流モニター値を送信する制御回路と、前記レーザダイオードの温度を測定する温度モニター回路と、を含む複数の光送信部と、
   前記光送信部から受信した複数の前記電流モニター値の平均値を算出する平均値算出部と、
   前記温度モニター回路の出力に基づいて、前記電流モニター値を温度補正する温度補正部と、
   前記平均値と複数の補正された電流モニター値とに基づいて、前記光送信部の故障を判定する故障判定部と、
   を含む通信装置であって、
   前記故障判定部は、前記補正された電流モニター値のいずれかが前記平均値から判定値以上離れたとき、当該電流モニター値を送信した光送信部について故障と判定することを特徴とする通信装置。
2. 請求項１に記載の通信装置であって、
   前記故障判定部は、前記補正された電流モニター値の変化率から、当該光送信部の停止推定時間を算出することを特徴とする通信装置。
3. 請求項１に記載の通信装置であって、
   前記故障判定部は、前記複数の電流モニター値の標準偏差に基づいて、前記判定値を設定することを特徴とする通信装置。
4. 電気信号を光信号に変換するレーザダイオードと、このレーザダイオードの出力をモニターするフォトダイオードと、このフォトダイオードからのパワーモニター値に基づいて前記レーザダイオードを駆動する駆動回路にバイアス電流を供給し、このバイアス電流の電流モニター値を送信する制御回路と、前記レーザダイオードの温度を測定する温度モニター回路と、を含む複数の通信装置と接続され、
   前記通信装置から受信した複数の前記電流モニター値の平均値を算出する平均値算出部と、
   前記温度モニター回路の出力に基づいて、前記電流モニター値を温度補正する温度補正部と、
   前記平均値と複数の補正された電流モニター値とに基づいて、前記光送信部の故障を判定する故障判定部と、
   を含む保守運用システムであって、
   前記故障判定部は、前記補正された電流モニター値のいずれかが前記平均値から判定値以上離れたとき、当該電流モニター値を送信した光送信部について故障と判定することを特徴とする保守運用システム。
5. 請求項４に記載の保守運用システムであって、
   さらに、整列部と、編集部と、を備え、
   前記整列部は、前記レーザダイオードの製造情報に基づいて、前記電流モニター値と前記出力との組をグループ分けし、
   前記編集部は、前記グループ間の情報を分析することを特徴とする保守運用システム。

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