JP2516388B2 - 光ファイバ線路回線切替方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は通信状態を途絶させないで、現用光ファイバ
伝送線路を新しい切替用線路に切替える方法に関するも
のである。

従来の技術及び発明が解決しようとする問題点 光通信用光ファイバ伝送線路はガラス材料より成る導波
伝送路であり、また極めて広帯域な信号の伝送に供され
るため、通信状態を途絶させないで線路を切り替える方
法に関しては、基本的に次のような問題がある。

（ｉ） メタル線路のマルチ接続のような簡易な手法
で、現用回線に影響を与えずに信号を分岐することは不
可能であり、光信号を分岐する場合には、必然的に現用
回線の光信号のレベルが大幅に低下する。

（ii） メタル線路の通信速度（64kb/s程度）よりも桁
違いに高速（6.3Mb/s、32Mb/s……）の信号を伝送する
から、切替前後の線路長の変化による信号の遅延時間差
によって、送受伝送装置間の同期外れが起こり易く、こ
れを補償しないと通信が途絶する。従って、通信状態を
途絶させないで光ファイバ伝送線路を切り替えるために
は、高精度の光信号分岐技術と遅延時間差補償技術が必
要不可欠である。この課題に対し、従来の切替法が次の
ように対応している。

第３図（ａ）〜（ｄ）は従来の代表的な切替法（特開
昭59-137922号公報または昭和60年度電子通信学会情報
・システム部門全国大会予稿集S9-4）を整理して示すも
のである。

第３（ａ）図に示すように、光ファイバ伝送線路11
a、12、11bより成る現用線路に、あらかじめ光分岐結合
器23a、23bを挿入設置しておき、光信号の分岐損を補う
ため、ジャンパ16a、16bを施しておく、光分岐結合器は
第４図（ａ）、（ｂ）のような２種が提案されている。
入出力端子が４ポートであり、光分岐結合作用は第４図
（ａ）の場合、プリズム形ビームスプリッタ61で行い、
第４図（ｂ）の場合はファイバ形分布結合器62により行
っている。

切替手順としては、次に第３図（ｂ）に示すように光
分岐結合器に切替用線路17を接続する一方、光信号送信
器34より現用光信号の波長λ₁と異なる波長λ₂の光信号
を23aより通し、23bより光信号受信器35に分岐した
λ₁、λ₂の光信号からλ₂成分のみを波して電気信号
に変換し、信号解析装置33により、現用線路12と切替用
線路17間の光信号の遅延時間差を測定する。

第３図（ｃ）に示すように、その遅延時間差を補償す
る光遅延器18を17側に接続した後、第３図（ｄ）に示す
ように、現用線路12を撤去し、光信号の分岐損を補うた
め、再びジャンパ16a、16bを施して切り替えを完了する
ものである。

上記従来案は基本的な概念は妥当なのであるが、実際
の信号伝送状態を考慮すると、いくつかの重大な問題点
が浮かび上がる。

第１に光分岐結合器の分岐比が固定されているので、
切替工程中の光信号の受信レベルが大幅に変化し、それ
が光パワーレベルで3dB以上も急激に変化するため、伝
送装置側のAGCが追従不可能となって、同期が外れ、通
信が途絶し易い。

第２に光信号の分岐損を補うため、ジャンパを施す
が、ジャンパ線の長さ分だけジャンパ側の光信号が遅延
されるので、100Mb/S以上の超高速デジタル信号に対し
ては、符号誤り率が高くなり易い。

第３の現用線路と切替用線路間の遅延時間差を補償す
るために光遅延器を用いるが、現状の光遅延器では信号
の同期保持に必要な遅延量を得るのは困難である。例え
ば現在よく用いられている6.3Mb/Sの光ファイバ伝送系
の場合、同期（フレーム同期）パルスの繰返し周期は短
くても125μsecであり、これを光ファイバの光路長で遅
延させようとすると、長さ25Kmの光ファイバを用いる必
要があることになり、現実的でない。それに代わる有効
な光遅延器は現状技術では実用化されていない。

以上の諸問題を解決し、任意の伝送速度の伝送線路
を、通信状態を途絶させないで切り替えるためには、さ
らに新しい概念を導入する必要がある。

本発明の目的は前記各種従来例の諸問題を解決するた
め、１×２可変光分岐結合器と電気系可変遅延器を用い
て通信状態を途絶させないで、現用光ファイバ伝送線路
を新しい切替用線路に切替えることのできる新規な光フ
ァイバ線路回線切替方法を提供することにある。

問題点を解決するための手段 本発明は、光ファイバ伝送線路の２つの接続点間の線
路を、遅延時間の変化を補償することによって、光信号
の周期状態を保持しつつ、切替用線路に切り替える方法
において、第１及び第２の接続点にそれぞれ１対の光信
号の分岐結合の割合が任意に変えられる１×２可変光分
岐結合器を設け、第１、第２の１×２可変光分岐結合
器、第３、第４の１×２可変光分岐結合器とし、１×２
可変光分岐結合器の各対の第１、第２と第３、第４の１
×２可変光分岐結合器の相対向する分岐側光ファイバを
接続して第１分岐回路、第２分岐回路とし、それぞれ第
１接続点回路部、第２接続点回路部を構成し、前記第１
と第４の１×２可変光分岐結合器の結合側に切替区間外
の現用線路を、前記第２と第３の１×２可変光分岐結合
器の結合側に切替対象の現用線路を接続し、第１と第２
接続点回路部の第２分岐回路を分離し、第１の１×２可
変光分岐結合器の分岐側光ファイバに仮切替線路の一端
を接続し、他端を0/E変換器、可変遅延装置および0/E変
換器を介して第３の１×２可変光分岐結合器の第２分岐
回路の分岐側光ファイバに接続すると共に前記可変遅延
装置に信号解析装置を接続し、前記第１の１×２可変光
分岐結合器の分岐比を変えて仮切替線路に光信号の一部
を導き、一方第３の１×２可変光分岐結合器の分岐部よ
り主力の光信号の一部を導き、それぞれ0/E変換器を介
して現用線路と仮切替線路間の光信号の遅延時間差を測
定し、この遅延時間差を補償し、両線路間の光信号の周
期を合致させる第１工程、合致させた後、前記可変遅延
回路にE/0変換器を介して仮切替用線路を前記第４の１
×２可変光分岐結合器（光源に遠い）の分離した第２分
岐側に接続する第２工程、第１、第２分岐回路を分離し
た第２と第３の１×２可変光分岐結合器の結合側の切替
対象の現用線路と本切替用線路とを取り替える第３工
程、接続した本切替用線路に対し第１工程と同一操作を
する第４工程、本切替用線路を第２接続点回路の第１分
岐回路を介して切替区間外の現用線路に接続すると共に
分離された第３の１×２可変光分岐結合器の第２分岐回
路より0/E変換器と信号解析装置を取り外す第４工程、
第１、第３の１×２可変光分岐結合器の分岐比を変化さ
せ第１および第２接続点回路部の第１分岐路を全ての光
信号が導波する第５工程、および仮切替線路を取り外し
第１、第２接続点回路部の第２分岐路を構成する第６工
程からなるものである。

作用 本発明の方法は、現用線路の２つの切替点に一接続点
当り２個の１×２可変光分岐結合器を挿入設置すること
によって、本切替線路への切替工程中における光信号の
レベル変化を制御し、伝送装置側のAGC機能を十分に活
用できるようにしたものである。

切替前後の線路長の差による光信号の遅延時間差は、
仮切替線を用いて、光信号をいったん電気信号に変換
し、電気系の可変遅延器を活用することによって任意の
伝送速度について、同期を保障できるようにしたもので
ある。すなわち、現用線路をいったん仮切替用線路に切
り替え、さらに本切替用線路へと切り替える時に、それ
ぞれ光信号をいったん電気信号に変換し、電気系の可変
遅延器を用いて遅延時間差を補償し、仮切替用線路と本
切替用線路間の光信号の同期を合致させ、第１、第３の
１×２可変光分岐結合器の分岐比を変化させ、切替区間
の現用線路から仮切替用線路に、更に仮切替用線路から
本切替用線路へと順に全ての光信号が導波できるように
して、切替区間の現用線路を本切替用線路に切替えるこ
とができるよう構成したものである。

実施例 第１図（ａ）〜（ｈ）は本発明の切替方法の工程を示
す図である。第２図（ａ）、（ｂ）は本発明に用いる現
在までに提案されている代表的な１×２可変光分岐結合
器の構造を示す。

図において、11a、11bは切替区間外の現用線路、12は
切替対象の現用線路、13は仮切替用線路、14は本切替用
線路、20、21、22、23は１×２可変光分岐結合器、24、
26、28、30は結合側光ファイバ、25a、25b、25c、25d、
27a、27b、29a、29b、31a、31bは分岐側光ファイバ、40
は接続部、51は可変遅延装置、52は信号解析装置、53
a、53bは0/E変換器、54はE/0変換器、55a、55bはファイ
バ固定摺動治具、56a、56bは電歪型微駆動装置である。

ここでまず、第２図（ａ）、（ｂ）の１×２可変光分
岐結合器の構造について説明する。

第２図（ａ）において、分岐側光ファイバ25aとして
は、光ファイバの先端をコア軸に対して45°の角度に加
工するとともに、プローブ挿入時に現用光信号に過剰の
損失を与えないよう、プローブ先端部のクラッド部を切
り落している。また45°傾斜面には光反射膜を形成して
おり、屈折率整合油中でも動作するようにしている。こ
れによって、現用線路の光信号の一部を直行方向に導
く。分岐比は分岐用光ファイバ25aの挿入位置を摺動治
具55bおよび微駆動装置56bによって微調可変して調整す
る。

第２図（ｂ）は光ファイバ24、25dと光ファイバ25cの
側面を精密に研磨し、電歪型微駆動装置52bによってコ
ア同士の接合する割合を変化させることにより分岐比を
調整する。

以上の構造をもって１×２可変光分岐結合器を構成す
る。

次に、第１図（ａ）〜（ｈ）により本発明の切替工程
を説明する。

１×２可変光分岐結合器20、21の結合側光ファイバ25
a、27aおよび25b、27bを接続した回路を第１接続部回路
部、同様１×２可変光分岐結合器22、23の結合側光ファ
イバ29a、31aおよび29b、31bを接続した回路を第２接続
部回路部という。また結合側光ファイバ25a、27aおよび
29a、31aを接続した回路をそれぞれ第１分岐回路、25
b、27bおよび29b、31bを接続した回路を第２分岐回路と
いう。

第１図（ａ）において、光信号は左から右に伝送さ
れ、切替工事前の現用線路には切替点Ａ、Ｂにおいてそ
れぞれ１対の１×２可変光分岐結合器20、21と22、23が
挿入されている。

１×２可変光分岐結合器20、23の結合側光ファイバ2
4、30はそれぞれ切替区間外の現用線路11a、11bに接続
され、１対の分岐側光ファイバ25a、25bと31a、31bは、
それぞれ１×２可変光分岐結合器21、22の１対の分岐側
光ファイバ27a、27bと29a、29bに接続する。また、１×
２可変光分岐結合器21、22の結合側光ファイバ26、28
は、切替対象の現用線路12に接続する。１×２可変光分
岐結合器の分岐比に対する温度特性等による受信信号レ
ベルに与える影響は１×２可変光分岐結合器20、21、2
2、23の前記のような接続形態により無くすることが可
能となる。

第１図（ｂ）において、切替点Ａの切替区間外の現用
線路11aに接続されている１×２可変光分岐結合器20の
分岐比を変化させ、一方の分岐側光ファイバ25aに全て
の光信号が導波するようにする。さらに、１×２可変光
分岐結合器20の他方の分岐側光ファイバ25bを仮切替用
線路13に接続し、もう一方の端部を0/E変換器53aに接続
し、出力光を電気変換したのちその出力を可変遅延装置
51を介して信号解析装置52に接続する。

また、切替対象の現用線路12に接続されている１×２
可変光分岐結合器22の分岐比を変化させ、一方の分岐側
光ファイバ29aに全ての光信号が導波するようにする。
さらに、１×２可変光分岐結合器22の他方の分岐側光フ
ァイバ29bに分岐側光ファイバ31bと分離して0/E変換器5
3bを接続し、その出力側を可変遅延装置51に接続する。
ここで、１×２可変光分岐結合器20、22の分岐比を変化
させ、現用の光信号に影響を与えないレベルの光信号を
分岐側光ファイバ25b、29bに導波する。

次に、可変遅延装置51と信号解析装置52を用いて現用
線路と仮切替用線路間の遅延時間差を補償する。

第１図（ｃ）において、切替対象の現用線路12に接続
されている１×２可変光分岐結合器22の分岐比を変化さ
せ、分岐側光ファイバ29aに全ての光信号が導波するよ
うにする。可変遅延装置51から１×２可変光分岐結合器
22の分岐側光ファイバ29bの接続されている0/E変換器53
b、信号解析装置52を取り外し、可変遅延装置51の出力
をE/0変換器54に接続し、電気信号を光信号に変換し、
その出力光を１×２可変光分岐結合器23の分岐側光ファ
イバ31bに接続する。

第１図（ｄ）において、切替区間外の現用線路11aに
接続されている１×２可変光分岐結合器20の分岐比を変
化させ、分岐側光ファイバ25bに全ての光信号が導波す
るようにする。その後、１×２可変光分岐結合器20の分
岐側光ファイバ25aと１×２可変光分岐結合器21の分岐
側光ファイバ27aの接続を外す。また、１×２可変光分
岐結合器22と23の分岐側光ファイバ29aと31の接続を外
す。次に、切替対象の現用線路12を１×２可変光分岐結
合器21、22から切り外す。

第１図（ｅ）において、本切替線路14を１×２可変光
分岐結合器21、22の結合側光ファイバ26と28に接続す
る。次に、該１×２可変光分岐結合器20、21の分岐側光
ファイバ25aと27aを接続する。さらに、１×２可変光分
岐結合器22の分岐側光ファイバ29bを0/E変換器53bに接
続し、その出力側を可変遅延器51に接続し、可変遅延器
51に信号解析装置52を接続する。

１×２可変光分岐結合器20の分岐比を変化させて現用
光信号に影響を与えないレベルの光信号を分岐側光ファ
イバ25aに導波する。また、１×２可変光分岐結合器22
の分岐比を変化させ、分岐側光ファイバ29bに全ての光
信号が導波するようにする。

本切替線路と仮切替線路間の遅延時間差を測定し、仮
切替線路の光信号の周期を保持しながら徐々に変化さ
せ、本切替線の周期に合わせる。

第１図（ｆ）において１×２可変光分岐結合器22の分
岐側光ファイバ29bに接続されている0/E変換器53bと信
号解析装置52を取り外す。

第１図（ｇ）において１×２可変光分岐結合器20、22
の分岐比を変化させ、分岐側光ファイバ25a、29aに全て
の光信号が導波するようにする。

１×２可変光分岐結合器20、23の分岐側光ファイバ25
b、31bに接続されている仮切替線路13、0/E変換器53、
遅延器51、E/0変換器54を取り外す。

第１図（ｈ）において、１×２可変光分岐結合器20、
21の分岐側光ファイバ25bと27bを接続し、また１×２可
変光分岐結合器22、23の分岐側光ファイバ29bと31bを接
続する。

発明の効果 以上説明したように、本発明の光ファイバ伝送線路切
替方法では、切替現場において、信号状態を途絶させな
いで分岐比を可変にして光信号レベルの急激な変化を防
止する。これにより、分岐比固定の場合に比べて光信号
レベルの変化による周期外れは全く起こらず、切替工事
の確実性を大幅に向上できる利点がある。線路の切替に
伴う遅延時間差の補償は電気系に変換して行うので、低
速から高速に至るまで任意の通信速度に対して広範囲に
対応することが可能であり、本発明の方法の適用範囲は
従来方法より大幅に拡大されている。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｈ）は本発明の切替方法の工程を示す
図、第２図（ａ）、（ｂ）は本発明に用いる１×２可変
光分岐結合器を示す図、第３図（ａ）〜（ｄ）は従来の
代表的切替方法の工程を示す図、第４図（ａ）、（ｂ）
は従来の代表的な分岐結合器、を示す。 11a、11b:切替区間外の現用線路、12:切替対象の現用線
路、13:仮切替用線路、14:本切替用線路、20、21、22、
23:1×２可変光分岐結合器、24、26、28、30:結合側光
ファイバ、25a、25b、27a、27b、31a、31b:分岐側光フ
ァイバ、40:接続部、51:可変遅延装置、52:信号解析装
置、53a、53b:0/E変換器、54:E/0変換器、24:結合側光
ファイバ、25c、25d:分岐側光ファイバ、51a、51b:ファ
イバ固定摺動治具、52a、52b:電歪型微駆動装置。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ファイバ伝送線路の２つの接続点間の線
   路を、遅延時間の変化を補償することによって、光信号
   の周期状態を保持しつつ、切替用線路に切り替える方法
   において、第１及び第２の接続点にそれぞれ１対の光信
   号の分岐結合の割合が任意に変えられる１×２可変光分
   岐結合器を設け、第１、第２の１×２可変光分岐結合
   器、第３、第４の１×２可変光分岐結合器とし、１×２
   可変光分岐結合器の各対の第１、第２と第３、第４の１
   ×２可変光分岐結合器の相対向する分岐側光ファイバを
   接続して第１分岐回路、第２分岐回路とし、それぞれ第
   １接続点回路部、第２接続点回路部を構成し、前記第１
   と第４の１×２可変光分岐結合器の結合側に切替区間外
   の現用線路を、前記第２と第３の１×２可変光分岐結合
   器の結合側に切替対象の現用線路を接続し、第１と第２
   接続点回路部の第２分岐回路を分離し、第１の１×２可
   変光分岐結合器の分岐側光ファイバに仮切替線路の一端
   を接続し、他端を0/E変換器、可変遅延装置および0/E変
   換器を介して第３の１×２可変光分岐結合器の第２分岐
   回路の分岐側光ファイバに接続すると共に前記可変遅延
   装置に信号解析装置を接続し、前記第１の１×２可変光
   分岐結合器の分岐比を変えて仮切替線路に光信号の一部
   を導き、一方第３の１×２可変光分岐結合器の分岐部よ
   り主力の光信号の一部を導き、それぞれ0/E変換器を介
   して現用線路と仮切替線路間の光信号の遅延時間差を測
   定し、この遅延時間差を補償し、両線路間の光信号の周
   期を合致させる第１工程、合致させた後前記可変遅延回
   路にE/0変換器を介して仮切替用線路を前記第４の１×
   ２可変光分岐結合器（光源に遠い）の分離した第２分岐
   側に接続する第２工程、第１、第２分岐回路を分離した
   第２と第３の１×２可変光分岐結合器の結合側の切替対
   象の現用線路と本切替用線路とを取り替える第３工程、
   接続した本切替用線路に対し第１工程と同一操作をする
   第４工程、本切替用線路を第２接続点回路の第１分岐回
   路を介して切替区間外の現用線路に接続すると共に分離
   された第３の１×２可変光分岐結合器の第２分岐回路よ
   り0/E変換器と信号解析装置を取り外す第４工程、第
   １、第３の１×２可変光分岐結合器の分岐比を変化させ
   第１および第２接続点回路部の第１分岐路を全ての光信
   号が導波する第５工程、および仮切替線路を取り外し第
   １、第２接続点回路部の第２分岐路を構成する第６工程
   からなる光ファイバ線路回線切替方法。