JP3512264B2 - 光増幅装置 - Google Patents

光増幅装置

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    • H01S3/1305—Feedback control systems

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光増幅装置、特にコンピ
ュータ制御のもとに増幅制御が行われる光増幅装置に関
する。近年、光通信システムの研究開発において、光増
幅技術の進歩は目ざましく、例えば光増幅多段中継伝送
システムの開発は一層活発になっている。
【０００２】その光増幅技術の中核をなす光増幅装置
は、光通信網における幹線系にあっては、中継器（イン
ラインアンプ）として、また、前置増幅器（プリアン
プ）や電力増幅器（ポストアンプ）として利用され、一
方その加入者系にあっては、分岐損失を補償するための
電力増幅器（ポストアンプ）として利用されている。さ
らにまた、その光増幅装置の機能について見てみると、
上記の光通信網用の他に、陸上システム用、海底システ
ム用、ＷＤＭ(Wavelength Division Multiplex) 伝送用
等、機能分化が進んでいる。
【０００３】今後はその機能の高度化、すなわち光増幅
装置の高機能化へと開発の課題が移行していくことは必
至であろう。そしてこの高機能化を実現する上で、コン
ピュータ化された制御回路が導入されることも必至であ
り、当然の帰結でもある。本発明はこのようなコンピュ
ータ制御が導入された光増幅装置について述べるもので
ある。
【０００４】
【従来の技術】図９は従来の一般的な光増幅装置の構成
例を示す図、すなわち、アナログ回路で実現された光増
幅装置の構成例を示す図である。この光増幅装置は、
（ｉ）光増幅媒体１４を含み入力された光信号Ｓi を増
幅して出力（Ｓo ）する光増幅部１０と、（ii）光増幅
部１０における光信号の増幅を制御（ＡＧＣ制御等）す
る光増幅制御部２０とから構成される。
【０００５】なお本図では光増幅媒体１４として希土類
ドープファイバ（例えばエルビウムドープファイバ）を
例示したが、この他に半導体等を用いることもできる
（後述する本発明の説明において同じ）。光増幅部１０
において、入力された光信号Ｓi は、光分岐カプラ１１
→光アイソレータ１２→光合波分波器（ＷＤＭ）１３を
経て、エルビウムドープファイバからなる光増幅媒体１
４に至り、さらに光アイソレータ１５→光分岐カプラ１
６を経て、増幅された光信号Ｓo として出力される。
【０００６】この光増幅部１０は、上記のエルビウムド
ープファイバ（１４）を含んでおり、これを励起するた
めの励起光を供給するレーザダイオード（ＬＤ）１８を
有している。このレーザダイオード１８を制御するのが
光増幅制御部２０である。すなわちこの光増幅制御部２
０は、前記の入力光信号Ｓi および出力光信号Ｓo の各
光レベルをそれぞれ検出する入力側ホトダイオード（Ｐ
Ｄi ）１７と出力側ホトダイオード（ＰＤo ）１９の各
出力を制御入力として、レーザダイオード１８の駆動電
流を制御する。
【０００７】この光増幅制御部２０は、具体的には、図
示するようにコンパレータ２１とレーザダイオード（Ｌ
Ｄ）ドライバ２２とを具備してなる。図１０は本発明の
前提をなす光増幅装置の構成例を示す図である。なお、
光増幅部１０としては図９に示す構成と全く同一のもの
を採用した例を示す。本図で最も注目すべき部分は光増
幅制御部３０である。この光増幅制御部３０が、前述し
た図９に示すアナログの光増幅制御部２０と根本的に相
違するのは、コンピュータ３１による制御が行われるこ
とである。
【０００８】コンピュータ３１は周知のとおり、ＣＰＵ
３２とＲＯＭ３３およびＲＡＭ３４とから主として構成
され、このコンピュータ３１による制御は、制御回路３
５を介して、光増幅部１０に対し行われる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】コンピュータ制御によ
る光増幅制御部３０を導入することによって、光増幅装
置の機能は飛躍的に高度化される。ところが一方、コン
ピュータ制御による光増幅装置では、従来のアナログ回
路による光増幅制御部２０（図９）にはない新たな不安
定要因が派生してくる。その不安定要因の代表的なもの
を挙げると次のとおりである。
【００１０】（ｉ）ＣＰＵ３２が暴走することがある。
もしこの暴走が生ずると、光増幅装置から全く予期し得
ない出力光信号Ｓo が送出されるおそれがある。 （ii）α線が多い環境のもとではそのα線の影響を受け
て、ＣＰＵ３２の処理において用いるＲＡＭ３４内のデ
ータにビットエラーを生ずることがある。もしこのよう
なビットエラーが生ずると、制御回路３５内の制御状態
は急変し、全く予期し得ない出力光信号Ｓo が光増幅装
置から送出されるおそれがある。
【００１１】(iii) 電気回路系で発生するサージ等によ
ってノイズが誘起され、このノイズの影響でコンピュー
タ３１や制御回路３５内の制御状態が急変し、全く予期
し得ない出力光信号Ｓo が光増幅装置から送出されるお
それがある。 上記（ｉ）〜(iii) のいずれかの状況が発生すること
は、コンピュータ制御のもとでは当然に予測しておかな
ければならないことである。このために、上記のいずれ
の状況が発生したとしてもこれに対処すべく、光増幅制
御部３０としてはフェールセーフ機能を具備することが
要請される。
【００１２】ところがこのようなフェールセーフ機能を
働かせた場合、光増幅装置からの光出力レベルが大きく
変動したり、あるいはその光出力に瞬断が生じてしま
う、という問題が伴う。もしこのような変動や瞬断が生
じたとすれば、上記光出力の重要な部分をなす光主信号
が一瞬失われることになり、特にそのような光主信号の
消失が光通信網内の幹線系で生じたとすれば、その社会
的な影響はきわめて甚大である。
【００１３】したがって本発明は上記問題点に鑑み、光
主信号の消失を伴うことなしにコンピュータ内に生じた
異常に対するフェールセーフ機能を果すことのできる、
光増幅装置を提案することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の基本構成
を表す図である。本図に示すように、本発明に係る光増
幅装置は、図１０の構成と同様に、光増幅媒体１４を含
み、入力された光信号（Ｓi ）を増幅して出力（Ｓo ）
する光増幅部１０と、光増幅部１０における光信号の増
幅を、コンピュータによる制御のもとで制御する光増幅
制御部３０と、からなる光増幅装置である。
【００１５】（１）本発明の第１の態様では、光増幅制
御部３０は、状態監視手段４１と、光出力制御手段４２
と、状態復帰手段４３とからなる。なお、これらの手段
４１，４２および４３は図１０に示すコンピュータ３１
により構成され、特に手段４１および４２については図
１０に示す制御回路３５およびコンピュータ３１双方の
複合によって構成される。
【００１６】ｉ）状態監視手段４１は、光増幅制御部３
０の内部またはその外部での状態を監視する。 ii）光出力制御手段４２は、状態監視手段４１による状
態の監視結果に応じて、光増幅部１０での増幅を制御す
る。 iii) 状態復帰手段４３は、状態監視手段４１による状
態の監視結果により異常状態が発生したことを検出した
とき、コンピュータ３１を初期化することにより、光出
力制御手段４２の制御状態を初期化し、この初期化に伴
って発生する光増幅媒体１４に固有の緩和時間以内に、
光出力制御手段４２を当該異常状態の発生前の制御状態
に復帰させる。
【００１７】後の実施例において詳しく説明するとお
り、本発明により、下記（２）〜（１２）にそれぞれ示
す第２の態様〜第１２の態様をさらに提供する。 （２）状態復帰手段４３は、 ｉ）コンピュータ３１を初期化することにより、光出力
制御手段４２の制御状態を初期化する直前に、光出力制
御手段４２に対し光増幅部１０からの光出力を固定する
ように制御せしめ、 ii）光出力制御手段４２を異常状態の発生前の制御状態
に復帰させた直後に、光出力制御手段４２に対し、光出
力の固定を解除するように制御せしめるように構成す
る。
【００１８】（３）状態復帰手段４３は、光増幅媒体１
４がエルビウムドープファイバからなるとき、上記の初
期化の開始から１ms未満の時間で上記の復帰を完了させ
るように構成する。 （４）状態監視手段４１は、コンピュータ３１に備えた
異常状態検知ポート（６２）に接続すると共に、コンピ
ュータ３１の外部に設けたウォッチドッグタイマ（６
１）からの異常状態検知出力を異常状態検知ポート（６
２）を介して監視し、該異常状態検知出力を受信したと
きコンピュータ３１をリセットするように構成する。
【００１９】（５）コンピュータ３１を構成するＲＯＭ
３３およびＲＡＭ３４内に予め同一のダミーデータをそ
れぞれ書き込んでおき、状態監視手段４１は、これらの
ダミーデータをそれぞれ読み出して両者間の同一性を検
証し、両データが不一致であることを検出したときコン
ピュータ３１をリセットするように構成する。 （６）状態監視手段４１は、コンピュータ３１自身が具
備する異常検出割込みルーチンによって構成され、この
異常検出割込みルーチンが起動されたときに、コンピュ
ータ３１をリセットするように構成する。
【００２０】（７）コンピュータ３１を構成するＲＡＭ
３４を、コンピュータ３１の通常のデータ処理のために
供する主ＲＡＭ（７４）とこの主ＲＡＭ（７４）内に格
納される特定の重要データを複数に複製した複製データ
を格納する副ＲＡＭ（８４）とから構成する。さらに状
態監視手段４１は、主ＲＡＭ（７４）内に格納される特
定の重要データを読み出すときに、対応する複数の複製
データを副ＲＡＭ（８４）から読み出して多数決処理を
実行し、他と異なる複製データが２以上あったときにコ
ンピュータ３１をリセットするように構成する。
【００２１】（８）光増幅制御部３０を、 ｉ）光増幅制御部３０の内部またはその外部での状態を
監視する状態監視手段４１と、 ii）状態監視手段４１による状態の監視結果に応じて光
増幅部１０での増幅を制御する光出力制御手段４２と、 iii) 状態監視手段４１による状態の監視結果により異
常状態が発生したことを検出したとき、その異常状態を
修復する状態復帰手段４３と、 iv）前記コンピュータの通常のデータ処理のために供す
る主ＲＡＭ（７４）および該主ＲＡＭ（７４）内に格納
される特定の重要データを複数に複製した複製データを
格納する副ＲＡＭ（８４）とによって構成すると共に、
状態監視手段４１は、主ＲＡＭ（７４）内に格納される
特定の重要データを読み出すときに、対応する複数の複
製データを副ＲＡＭ（８４）から読み出して多数決処理
を実行し、状態復帰手段４３は、状態監視手段４１が上
記の多数決処理により他と異なる複製データがあると判
断したとき、これを当該他の複製データに書き換えるよ
うに構成する。
【００２２】（９）上記（１）のもとで、状態監視手段
４１により、異常状態の発生が検出される都度、その発
生回数を累積して記録する統計処理手段（９１）を備え
るように構成する。 （１０）上記（８）のもとで、状態監視手段４１によ
り、異常状態の発生が検出される都度、その発生回数を
累積して記録する統計処理手段（９１）を備えるように
構成する。
【００２３】（１１）上記（１）のもとで、統計処理手
段（９１）は、累積した異常状態の発生回数が予め定め
た閾値に達したとき、コンピュータ３１による光増幅部
１０の制御を停止すると共にアラームを発生するように
構成する。 （１２）上記（８）のもとで、統計処理手段（９１）
は、累積した異常状態の発生回数が予め定めた閾値に達
したとき、コンピュータ３１による光増幅部１０の制御
を停止すると共にアラームを発生するように構成する。
【００２４】
【作用】上記（１）〜（１２）にそれぞれ記載した第１
の態様〜第１２の態様における各作用はそれぞれ次のと
おりである。 （１）状態監視手段４１は、光増幅制御部３０の内部ま
たは外部での状態を監視する。ここにいう“内部”での
状態とは、（ｉ）光増幅部１０内でのＡＬＣ(Automatic
Level Control) 制御等を行うために監視されるホトダ
イオード（ＰＤ i ，ＰＤo ）の出力の状態や、（ii）光
増幅制御部３０を構成するコンピュータ（３１）自身の
状態を意味する。
【００２５】一方、“外部”での状態とは、当該光増幅
装置の外部における状態、すなわち当該光増幅装置を取
り囲む周囲のシステムの状態、例えば、当該光増幅装置
の前段に接続されている光増幅装置からのアラーム情報
とか、当該光増幅装置を含む光増幅多段中継伝送システ
ムの端局から伝送されたアラーム情報等が生起された状
態を意味する。
【００２６】状態監視手段４１は、通常は（異常状態が
発生していないときは）、上記ホトダイオード（Ｐ
Ｄi ，ＰＤo ）の出力に基づく状態監視結果を光出力制
御手段４２に与え、ここにＡＧＣ等の制御が行われる。
一方、状態監視手段４１は、異常状態が発生したことを
検出すると、状態復帰手段４３をまず起動する。
【００２７】図２は状態復帰手段を導入した理由を説明
するためのグラフである。本図の横軸は時間（ｓ）、縦
軸は光増幅媒体の出力（dBm ）である。時刻Ｔ０までは
光増幅媒体１４が正常に増幅動作を続けていたものとす
る。ここで時刻Ｔ０において、光出力制御手段４２が動
作を停止したものとする。そうするとこのＴ０にて光増
幅媒体１４はその増幅動作を停止する。この場合、光出
力は突然零に落ち込むことなく、ある減衰曲線Ｃに沿っ
て徐々に光出力を失い時刻Ｔ２に至って完全に光出力が
零となる。
【００２８】したがって時刻Ｔ０を経過した後、時刻Ｔ
１までの間に光出力が元の（時刻Ｔ０以前の）レベルま
でもし回復したとすれば、光増幅部１０の出力側から見
たとき、あたかも光出力の瞬断はなかったような状況が
維持されることになる。この時刻Ｔ０からＴ１に至る迄
の時間を“緩和時間”ｔと称する。つまり光出力が一瞬
断に向ったとしても、緩和時間ｔ内にその光出力が回復
されれば、光増幅装置に対する入力光信号Ｓi の要部
（光主信号）を失うことなく、正常に出力光信号Ｓo を
送出し続けることができる。この緩和時間ｔの長さは光
増幅媒体１４の種類に応じて種々異なるが、この媒体１
４が例えば半導体であると、おおよそｔ＝１μｓであ
る。
【００２９】一方、光増幅媒体１４が近年、かかる媒体
の主流になりつつある希土類ドープファイバであると、
その緩和時間ｔは大幅に長くなる特性が見られる。この
緩和時間ｔは、レーザダイオード（ＬＤ）１８からの励
起光がオフになった瞬間に生ずる反転分布状態から熱平
衡状態への遷移時間に相当し、光増幅媒体１４としての
希土類ドープファイバが例えばエルビウムドープファイ
バであると、その緩和時間ｔはおおよそｔ＝１msであ
る。
【００３０】この約１msの緩和時間ｔに着目することに
よって、ｉ）状態監視手段４１による状態の監視結果に
より異常状態が発生したことを検出すると、状態復帰手
段４３はまず、コンピュータ３１を初期化することによ
り光出力制御手段４２を初期化する。この初期化により
光出力制御手段４２内の制御データは全て論理“０”に
クリアされ、したがって、希土類ドープファイバ（１
４）に対するＬＤドライバ２２からの励起光はオフとな
る（図２の時刻Ｔ０における“状態初期化（励起光オ
フ）”参照）。
【００３１】ii）上記ｉ）に引き続いて、状態復帰手段
４３は、光出力制御手段４２を当該異常状態の発生前の
制御状態に復帰させる。これはコンピュータ３１に対
し、上記初期化の後、プログラムスタートを実行させる
ことによって実現できる。このプログラムスタートによ
って、少なくとも光出力制御手段４２内の制御データと
して所定の設定値が、改めてロードされ、光出力制御手
段４２は図２の時刻Ｔ０以前の制御状態に復帰する。
【００３２】ここでこの時刻Ｔ０以前の制御状態への復
帰を、上記緩和時間ｔ内に完了させれば、光増幅部１０
から出力光信号Ｓo には光主信号の瞬断は現れ得ない。
つまり、コンピュータ３１を初期化しても光主信号は瞬
断することなく出力され続ける。一方、時刻Ｔ０以後異
常状態となっていたコンピュータ３１は、その初期化に
よって正常状態に戻り、通常の動作を再開する。
【００３３】（２）上記の（１）により、光出力
（Ｓo ）における光主信号の瞬断を伴うことなく、コン
ピュータ３１の初期化を実行できるが、この第２の態様
（２）においては、その瞬断のない初期化を一層確実か
つ安定に実行するために、当該初期化の直前に光増幅部
１０からの光出力を固定（一定出力レベルを強制的に保
持する）してしまう。
【００３４】そしてその初期化の後にコンピュータ３１
が正常状態に復帰したら、光出力の固定を解除し、元の
制御状態に戻すようにする。かくして光主信号の瞬断を
確実に排除した上でコンピュータ３１の初期化が図れ
る。 （３）光増幅媒体１４として希土類ドープファイバを用
いるならば、前記初期化から通常状態への復帰までを、
１ms未満で完了させるようにする。この１msは、希土類
ドープファイバを用いた場合の緩和時間ｔに相当する。
【００３５】（４）状態監視手段４１として、周知のウ
ォッチドッグタイマ（ＷＤＴ）を用いる。 （５）状態監視手段４１として、ＲＯＭ３３とＲＡＭ３
４にそれぞれ同一のダミーデータを書き込み、そして、
これらより読み出した両ダミーデータ間の同一性を検証
する手段を採用する。
【００３６】ＲＡＭ３４にストアされたデータにエラー
があるとコンピュータの暴走を引き起こす要因となる。
ところが一般にＲＡＭはα線等の影響を受けて、保持デ
ータのビット反転が生じ易いことが知られている。一
方、一般にＲＯＭはそのようなα線等の影響を受け難い
ことが知られている。そこで、通常の動作には全く関係
のないダミーデータをＲＯＭ３３に予め書き込むと共
に、ＲＡＭ３４にも予め同一のダミーデータを書き込む
ようにする。両ダミーデータを比較したときに、両者が
不一致であればα線等の影響を受けた蓋然性はきわめて
高いので、既述したコンピュータ３１の初期化を実行す
る。
【００３７】（６）状態監視手段４１を、コンピュータ
３１自身が具備する異常検出割込みルーチンによって実
現する。なお市販のプロセッサでは、異常検出割込みル
ーチンへジャンプする要因として次のものがある。 ａ）不当命令、すなわちコンピュータ内で未定義のコー
ドが命令として実行されるときに発生する。
【００３８】ｂ）アドレスエラー、すなわち不適当なア
ドレスから、プログラムが命令を読み取ろうとしたとき
に発生し、また、不適当なアドレスをもってデータをア
クセスしようとしたときに発生する。 ｃ）ゼロ除算、すなわち除数ゼロで除算を演算しようと
したときに発生する。 （７）状態監視手段４１として、主ＲＡＭと副ＲＡＭと
を有し、主ＲＡＭ内に格納される特定の重要データ（例
えば、ＡＬＣ，ＡＰＣ(Automatic Power Control) ，Ａ
ＴＣ(Automatic Temperature Control) 等に用いる参照
データ）についてはその複製データ（コピー）を複数用
意して、上記副ＲＡＭにストアしておく。
【００３９】主ＲＡＭからその特定の重要データを読み
出すときには、副ＲＡＭに格納された対応する複数のデ
ータも同時に参照する。複数のデータについて多数決を
実行し、他と異なるデータが２以上あるときには、コン
ピュータに異常状態が発生したものと判断し、コンピュ
ータの初期化を実行する。これは既述のように、一般に
ＲＡＭがα線等による影響を受け易く、保持データにビ
ット反転が生じる場合があることを考慮したものであ
る。
【００４０】また他と異なるデータが１つのときは重大
な異常状態とは思われないが、これが２以上になるとか
なり重大な異常状態であり、コンピュータの初期化（リ
セット）を行うようにする。 （８）第８の態様は、上記（７）の態様に準拠するもの
であるが、コンピュータの初期化という動作にまでは至
らしめない。
【００４１】上記（７）で述べた多数決で、他と異なる
データが１つありと判断されたときは、コンピュータと
しては重大な異常状態ではないので、当該１つのエラー
データを、他の残りの多数のデータをもって、修復して
しまう。つまり当該データのエラー訂正をして、通常の
光増幅動作をそのまま続行する。 （９）および（１０）の態様では、統計処理手段を導入
し、状態監視手段４１により検出された異常状態の発生
回数について経時的な記録をとるようにする。
【００４２】この記録をもとにして、当該光増幅装置、
特にコンピュータ３１の動作状況を高精度に分析するこ
とができ、信頼性の向上が図れる。 （１１）および（１２）の態様では、上記分析の結果、
その異常状態の発生回数が予め定めた閾値に達したこと
が判明すると、引き続き光増幅装置を動作させることを
断念し、アラームを発生するようにする。無理に復帰動
作を繰り返していると、システムダウンという重大事故
を招くおそれがあるからである。
【００４３】
【実施例】図３は図１に示す基本構成をより具体化した
構成例を示す図である。なお、光増幅部１０としては、
図１０と同一の構成を採用した。図３において、参照番
号３１および３５を付した部分はそれぞれ図１０にも示
したコンピュータおよび制御回路である。なおコンピュ
ータ３１は、実施例においては、ＭＣＵ(Micro Compute
r Unit) のＬＳＩチップにより構成されている。
【００４４】制御回路の３５の部分には、アナログのモ
ニタ回路５１とＬＤドライバ５５（図９の２２に相当）
が含まれる。コンピュータ（ＭＣＵ）３１の内部には、
既述した状態監視手段４１、状態復帰手段４３および光
出力制御手段４２の一部が形成される。これらの手段
は、ＭＣＵ内のハードウェアイメージで示されている
が、実施例においては、ソフトウェア（プログラム制
御）によって構成される。
【００４５】ＭＣＵ内における光出力制御手段４２は演
算部５３とＤ／Ａコンバータ５４を含んでなり、ＭＣＵ
外における光出力制御手段４２は前記のＬＤドライバ５
５を含んでなる。演算部５３は、上記モニタ回路５１か
らのアナログ出力を、Ａ／Ｄコンバータ５２を介し、デ
ィジタルデータとして取り込む。そのディジタル演算結
果は、Ｄ／Ａコンバータ５４を介し、ＬＤドライバ５５
に印加される。
【００４６】演算部５３は、本発明において特に重要な
構成部分ではないが、モニタ回路５１の出力を表すＡ／
Ｄコンバータ５２からの数値（ディジタルデータ）を入
力としこれと内蔵の参照値（目標の出力レベル）との差
分をとり、この差分によって、Ｄ／Ａコンバータ５４を
介し、ＬＤドライバ５５を制御する。なお参考のために
モニタ回路５１とＬＤドライバ５５の各具体例を示して
おく。
【００４７】図４はモニタ回路の具体例を示す図、図５
はＬＤドライバの具体例を示す図である。図４におい
て、参照番号５６はオペアンプであり、ホトダイオード
１７からの入力光信号（Ｓi ）レベルを受信して、その
出力をＡ／Ｄコンバータ５２に送出する。なお、図４と
同様の回路は、ホトダイオード１９からの出力光信号
（Ｓo）レベルを受信する側にも設けられるが、簡単の
ために図４で代表して示す。
【００４８】図５において、参照番号５７はオペアン
プ、５８はドライバトランジスタを示し、既述のレーザ
ダイオード１８を駆動する。なお、既述の（２）におい
て、コンピュータ３１の初期化を行う前に光増幅部１０
からの光出力を固定し、その後その固定を解除するとい
う実施例について述べたが、この光出力の固定または解
除は、図５内に示すスイッチＳＷによって実現できる。
このスイッチＳＷ内の接点の切り換えは、光出力制御手
段４２を通して、状態復帰手段４３が行う。
【００４９】図６は図３における主として状態監視手段
４１および状態復帰手段４３を構成するソフトウェアを
図解的に示すフローチャートである。本図のフローチャ
ートにおける４１の部分は状態監視手段に相当し、４３
の部分は状態復帰手段に相当する。状態監視手段４１ （ｉ）既述の（４）の態様に対応して、ウォッチドッグ
タイマ６１で検出されたエラーは、異常状態検知（ＦＡ
ＩＬ）ポート６２に入り、異常割込みモードが開始す
る。
【００５０】（ii）既述の（５）の態様に対応して、Ｒ
ＯＭ３３とＲＡＭ３４内に予め書き込まれた相互に同一
の各ダミーデータを同時に読み出して両者間の同一性を
検証（verify) する。この検証で両ダミーデータ間に不
一致が検出されると、ベリファイエラーとなる。これは
図６において“ＲＡＭ−ＲＯＭベリファイエラー”とし
て記載されてあり、異常割込みモードが開始する。
【００５１】(iii) 既述の（６）の態様に対応して、コ
ンピュータ自身が具備する異常検出割込みルーチンを利
用し、このルーチンでコンピュータ異常が検出される
と、プロセッサエラーとなる。これは図６において“プ
ロセッサエラー”として記載されており、異常割込みモ
ードが開始する。 （iv）既述の（７）の態様に対応して、副ＲＡＭに格納
された複数の複製データと主ＲＡＭにストアされたデー
タとを読み出して多数決をとる。全てのデータが一致し
ないと（１つでも他と異なるデータがあると）、ＲＡＭ
データ間の多数決判定にエラーが生じたことになる。こ
れは図６において“ＲＡＭデータ間多数決エラー”とし
て記載されており、異常割込みルーチンが開始する。
【００５２】なお、ＲＡＭデータ間多数決エラーの内容
が、“１つのエラー”であるか“２つ以上のエラー”で
あるかによって、異常割込みルーチンの内容が異なる。
つまり、図６に示すとおり、“１つのエラー”であれば
ルート（Ｉ）が、“２つのエラー”であればルート（I
I）がそれぞれ状態復帰手段４３の中で進行する。状態復帰手段４３ 上記のルート（Ｉ）（図６）は、既述の（８）の態様に
対応しており、コンピュータの初期化という動作にまで
は至らしめることなく、自己修復で当該エラーを解消す
る。これが図中の“自己修復機能”である。つまり、複
数のデータのうち１つのみが異なるデータであれば、残
りの多数のデータでそのエラーデータを置き換えてしま
う。
【００５３】上記のデータエラーについては異常統計が
行われる（図中の“異常統計セット”）。これは既述の
（１０）の態様に相当する。一方、図６のルート（II）
でも、図示するとおり同様の“異常統計セット”が行わ
れるが、これは既述の（９）の態様に相当する。再びル
ート（Ｉ）に戻ると、“異常統計セット”を行った後、
当該自己修復の割込みを終了し、コンピュータをリセッ
トすることなく元の通常状態に復帰する。なお、上述し
たＲＡＭデータ間多数決は、主ＲＡＭのデータを読み出
す際に、そのデータの読出しに先行して実行される。
【００５４】次に図６のルート（II）を説明する。前述
のとおり、このルート（II）は、ＲＡＭデータ間多数決
で２つ以上のエラーがあったとき、プロセッサエラーが
あったとき、ＲＡＭ−ＲＯＭベリファイエラーがあった
とき、またはウォッチドッグタイマ６１による異常状態
検知（ＦＡＩＬ）があったときに、進行する。いずれか
のエラー発生があると、まず前述した異常統計セットを
してしまう。この段階で異常統計処理をしてしまうの
は、その後、例えばプログラムスタートした後に別のエ
ラーが発生してしまうと、先のエラーの発生が無視され
て正確な統計がとれなくなってしまうからである。なお
この異常統計セットは、既述した緩和時間ｔに比べてき
わめて短時間のうちに完了してしまう。
【００５５】ルート（II）が進行して、“リセット要求
ビットをオン”にする。このリセット要求ビットがオン
になったことにより、動作はＭＣＵ（コンピュータ３
１）の外に出て、周辺回路６３内に移行する。特にこの
周辺回路６３内の判断回路６４にて、当該リセット要求
についての判断がなされる。この判断回路６４は一般的
なＬＯＧＩＣ ＩＣによって組まれる。この判断で、出
力光の固定という判断がなされれば、対応する指令がＬ
Ｄドライバ５５のスイッチＳＷ（図５）に発出される。
【００５６】判断回路６４は前述のリセット要求ビット
が、監視手段４１からの上記諸エラー（プロセッサエラ
ー、ＲＡＭ−ＲＯＭベリファイエラー）であると判断す
ると、ＭＣＵのリセット入力端子６５にリセット指令を
送る。ここにＭＣＵはリセットされ、ＭＣＵは改めてプ
ログラムをスタートさせる。このプログラムスタートに
より、上述したＲＡＭ３４や主ＲＡＭおよび副ＲＡＭの
内容がリセットされて、ＲＯＭ３３よりデータの再設定
が行われる。ここにＭＣＵは元の通常動作状態に復帰す
る。
【００５７】図７は主ＲＡＭおよび副ＲＡＭの構成例を
図解的に示す図である。本図において参照番号７４およ
び８４はそれぞれ既述した主ＲＡＭおよび副ＲＡＭであ
る。主ＲＡＭ７４は、状態監視用の主ＲＡＭと、出力制
御用の主ＲＡＭと、汎用（当該光増幅装置に関する一般
事項）の主ＲＡＭとに区分されている。これらの主ＲＡ
ＭはＲＡＭ３４内の一部の領域によって構成することも
できるし、本図のようにＲＡＭ３４とは別のＲＡＭによ
って構成することもできる。
【００５８】主ＲＡＭ７４内に格納されたデータのうち
特に重要なデータについてその各々を複数複製する。こ
れらの複製データは副ＲＡＭ８４内に格納される。図７
は既述した（５）の態様についても図示している。この
態様におけるダミーデータは同図中にＤＤとして示し、
それぞれＲＯＭ３３とＲＡＭ３４の中に予め格納され
る。例えば重要なデータがＲＡＭ３４（あるいは主ＲＡ
Ｍ７４）から読み出されるときには、ＲＯＭ３３内のダ
ミーデータＤＤとＲＡＭ３４内のダミーデータＤＤとを
先行して読み出し、両者間の同一性を比較検証する。
【００５９】図８は統計処理手段の一例を示す図であ
る。この統計処理手段は本図中の参照番号９１で示さ
れ、既述した（９）〜（１２）の態様において用いられ
る。また同図中のＴＨは既述した閾値であり、異常状態
の発生回数が予め定めたその閾値ＴＨに達すると、光増
幅部１０の制御を停止すると共にアラームを発生する。
最後に、ＭＣＵの通常動作および図６に示したソフトウ
ェア処理による異常動作の具体例を説明する。１．ウォッチドッグタイマによる検出の場合 （通常動作時） ・ＭＰＵのＷＤＴポート（ＷＤＴ）より、ある周期の矩
形波が出力される。
【００６０】・ウォッチドッグタイマ６１はポート（Ｗ
ＤＴ）より矩形波が入力される間その出力は“Ｌ”に固
定される。 （異常動作時） ・ＭＰＵのポート（ＷＤＴ）からの矩形波の周期が不定
になる。 ・ウォッチドッグタイマ６１への入力がある間隔以上変
化がなかったとき、その出力は“Ｈ”となる。
【００６１】・したがってポート（ＦＡＩＬ）６２が
“Ｈ”となり、図６に示す異常割込みモードのルーチン
が開始する。２．ＲＡＭ−ＲＯＭベリファイによる検出の場合 （通常動作時） ・プログラム中でデータを書換えるなど、ＲＡＭ（３
４，７４）内のデータ操作に関わるような重要度の高い
ルーチンを実行する場合、ＲＡＭ３４およびＲＯＭ３３
内のダミーデータ（ＤＤ）を比較して、α線等による外
部環境の影響を受けて書き換えられ易いＲＡＭ（３４，
７４）内のデータが正常であるか否かを調べる。
【００６２】・通常時は、ＲＡＭとＲＯＭ内の各ダミー
データＤＤが同一であることを確認して通常処理に入
る。 （異常動作時） ・異常時はＲＡＭ（３４，７４）とＲＯＭ３３のダミー
データＤＤが相互に異なることが発見された場合であ
り、この場合には即座に異常割込みモードのルーチンが
開始する。３．プロセッサエラー検出の場合 （通常動作時） ・特に関係なく通常動作している。
【００６３】（異常動作時） ・原因としては既に述べた以下の項目があり、市販のＭ
ＰＵではこれらに対して異常割込みのフォローが通常行
われている。 ｉ）不当命令…未定義コードを命令として実行しようと
するとき、発生する。 ii）アドレスエラー…プログラムが不適当なアドレスか
ら命令を読み取ろうとしたり、またはデータとしてアク
セスしようとしたときに発生する。
【００６４】iii) ゼロ除算…除数ゼロで除算演算をし
ようとするときに発生する。 ・以上の原因のいずれかによる異常が発生した場合、即
座に異常割込みモードのルーチンが開始する。４．ＲＡＭデータ間多数決処理 （通常動作時） ・プログラム中で重要なＲＡＭ（３４，７４）内のデー
タについては、副ＲＡＭ８４内にそのコピーを複数格納
しておき、そのデータをアクセスする際に、コピーした
対応の複数データの相互を比較し、同一であることを確
認する。その後、そのＲＡＭデータにアクセスする。
【００６５】（異常動作時：異なるデータが１つのみあ
り） ・前述のコピーしたデータを含む全てのデータを比較
し、１つだけ異なる場合、他のデータが優先され、その
異なる１つのデータを修正する。その後、そのＲＡＭデ
ータを参照する。 （異常動作時：異なるデータが２以上あり） ・前述のコピーした対応のデータ相互を比較し、異なる
データが２以上ある場合には、図６の異常割込みモード
のルーチンが開始する。
【００６６】
【発明の効果】以上述べたとおり、上述の各態様（１）
〜（１２）による効果は次のとおりである。 （１）コンピュータ３１内に生じた異常を、光主信号を
瞬断させることなく、クリアし、光増幅装置を元の通常
動作状態に戻すことができる。
【００６７】（２）光出力を固定してしまうことによ
り、光主信号の瞬断を一層確実かつ安定に防止できる。 （３）希土類ドープファイバを用いるならば、１ms未満
の時間内でコンピュータを初期化ならびに元の制御状態
への復帰を行えばよい。 （４）きわめて一般的なウォッチドッグタイマにより状
態監視手段４１を実現できる。
【００６８】（５）α線等によりＲＡＭデータがビット
反転し易い環境下に光増幅装置が置かれる場合に有益で
ある。 （６）通常のＭＣＵに一般的に具備されている異常検出
割込みルーチンを流用して状態監視手段４１を実現でき
る。 （７）ＲＡＭ内の重要なデータについては、複数の複製
データ（コピー）を同様のＲＡＭ内に格納しておいて、
各データ間の同一性を多数決によって判定する。α線等
によりＲＡＭデータがビット反転し易い環境下に光増幅
装置が置かれる場合に有益である。
【００６９】（８）上記の（７）においてもし誤ったデ
ータが１つだけならば、ＭＣＵを初期化するには及ばな
い。他の多数のデータの内容で当該誤りデータを修復す
ればよい。 （９）と（１０）コンピュータ３１の異常の発生状況を
分析でき、信頼性が向上する。
【００７０】（１１）と（１２）コンピュータ３１の異
常の発生状況を分析した結果、許容し得る限度を超えて
異常が発生していることが判明したときは当該光増幅装
置の動作を停止すると共にアラームを出し、無理に復帰
を繰り返してシステムダウンに至らしめることがないよ
うにする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本構成を表す図である。
【図２】状態復帰手段を導入した理由を説明するための
グラフである。
【図３】図１に示す基本構成をより具体化した構成例を
示す図である。
【図４】モニタ回路の具体例を示す図である。
【図５】ＬＤドライバの具体例を示す図である。
【図６】図３における主として状態監視手段および状態
復帰手段を構成するソフトウェアを図解的に示すフロー
チャートである。
【図７】主ＲＡＭおよび副ＲＡＭの構成例を図解的に示
す図である。
【図８】統計処理手段の一例を示す図である。
【図９】従来の一般的な光増幅装置の構成例を示す図で
ある。
【図１０】本発明の前提をなす光増幅装置の構成例を示
す図である。
【符号の説明】
１０…光増幅部 １７…入力側ホトダイオード １８…レーザダイオード １９…出力側ホトダイオード ３０…光増幅制御部 ３１…コンピュータ ３２…ＣＰＵ ３３…ＲＯＭ ３４…ＲＡＭ ３５…制御回路 ４１…状態監視手段 ４２…光出力制御手段 ４３…状態復帰手段 ５１…モニタ回路 ５５…ＬＤドライバ ６１…ウォッチドッグタイマ ６２…異常状態検知ポート ６４…判断回路 ６５…リセット入力端子 ７４…主ＲＡＭ ８４…副ＲＡＭ ９１…統計処理手段 Ｓi …入力光信号 Ｓo …出力光信号 ＳＷ…スイッチ
フロントページの続き (72)発明者 近間 輝美 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−326383（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−143467（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−74031（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−188833（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−36721（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−12292（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−274422（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−217066（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−107034（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 10/00 - 10/28 H04J 14/00 - 14/08 H01S 3/094 H01S 3/10

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光増幅媒体（１４）を含み、入力された
    光信号を増幅して出力する光増幅部（１０）と、 前記光増幅部（１０）における前記光信号の増幅を、コ
    ンピュータ（３１）による制御のもとで制御する光増幅
    制御部（３０）と、からなる光増幅装置であって、 前記光増幅制御部（３０）は、 前記コンピュータ（３１）のエラーの有無を監視する状
    態監視手段（４１）と、 前記状態監視手段（４１）による状態の監視結果に応じ
    て前記光増幅部（１０）での増幅を制御する光出力制御
    手段（４２）と、 前記状態監視手段（４１）による状態の監視結果により
    異常状態が発生したことを検出したときその直後に、前
    記コンピュータ（３１）を初期化することにより前記光
    出力制御手段（４２）の制御状態を初期化し、かつ前記
    コンピュータ（３１）のプログラムを再スタートさせて
    該光出力制御手段（４２）を当該異常状態の発生前の制
    御状態に復帰させる状態復帰手段（４３）と、からな
    り、該状態復帰手段（４３）は前記の復帰を前記初期化
    に伴って発生する前記光増幅媒体（１４）に固有の緩和
    時間以内に行うことを特徴とする光増幅装置。
  2. 【請求項２】 前記状態復帰手段（４３）は、 前記コンピュータを初期化することにより前記光出力制
    御手段（４２）の制御状態を初期化する直前に、該光出
    力制御手段（４２）に対し前記光増幅部（１０）からの
    光出力を固定するように制御せしめ、 前記光出力制御手段（４２）を前記異常状態の発生前の
    制御状態に復帰させた直後に、該光出力制御手段（４
    ２）に対し前記光出力の固定を解除するように制御せし
    める請求項１に記載の光増幅装置。
  3. 【請求項３】 前記状態監視手段（４１）は、前記コン
    ピュータに備えた異常状態検知ポート（６２）に接続す
    ると共に、該コンピュータの外部に設けたウォッチドッ
    グタイマ（６１）からの異常状態検知出力を該異常状態
    検知ポート（６２）を介して監視し、該異常状態検知出
    力を受信したとき該コンピュータをリセットする請求項
    １に記載の光増幅装置。
  4. 【請求項４】 前記コンピュータを構成するＲＯＭ（３
    ３）およびＲＡＭ（３４）内に予め同一のダミーデータ
    をそれぞれ書き込んでおき、前記状態監視手段（４１）
    は、これらのダミーデータをそれぞれ読み出して両者間
    の同一性を検証し、両データが不一致であることを検出
    したとき該コンピュータをリセットする請求項１に記載
    の光増幅装置。
  5. 【請求項５】 前記状態監視手段（４１）は、前記コン
    ピュータ自身が具備する異常検出割込みルーチンによっ
    て構成され、該異常検出割込みルーチンが起動されたと
    きに該コンピュータをリセットする請求項１に記載の光
    増幅装置。
  6. 【請求項６】 前記コンピュータを構成するＲＡＭを、
    該コンピュータの通常のデータ処理のために供する主Ｒ
    ＡＭ（７４）と該主ＲＡＭ（７４）内に格納される特定
    の重要データを複数に複製した複製データを格納する副
    ＲＡＭ（８４）とから構成し、 前記状態監視手段（４１）は、前記主ＲＡＭ（７４）内
    に格納される特定の重要データを読み出すときに、対応
    する複数の前記複製データを前記副ＲＡＭ（８４）から
    読み出して多数決処理を実行し、前記状態復帰手段（４３）は、前記状態監視手段（４
    １）が前記の多数決処理により 他と異なる複製データが
    ２以上あると判断したとき、該コンピュータをリセット
    する請求項１に記載の光増幅装置。
  7. 【請求項７】 前記コンピュータを構成するＲＡＭを、
    該コンピュータの通常のデータ処理のために供する主Ｒ
    ＡＭ（７４）と該主ＲＡＭ（７４）内に格納される特定
    の重要データを複数に複製した複製データを格納する副
    ＲＡＭ（８４）とから構成し、 前記状態監視手段（４１）は、前記主ＲＡＭ（７４）内
    に格納される特定の重要データを読み出すときに、対応
    する複数の前記複製データを前記副ＲＡＭ（８４）から
    読み出して多数決処理を実行し、 前記状態復帰手段（４３）は、前記状態監視手段（４
    １）が前記の多数決処理により他と異なる複製データが
    １つあると判断したとき、これを当該他の複製データに
    書き換える請求項１に記載の光増幅装置。
  8. 【請求項８】 前記状態監視手段（４１）により前記異
    常状態の発生が検出される都度、その発生回数を累積し
    て記録する統計処理手段（９１）を備える請求項１に記
    載の光増幅装置。
  9. 【請求項９】 前記統計処理手段（９１）は、累積した
    前記異常状態の発生回数が予め定めた閾値に達したと
    き、前記コンピュータによる前記光増幅部（１０）の制
    御を停止すると共にアラームを発生する請求項８に記載
    の光増幅装置。
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