JP4246037B2 - 光線路特性の解析方法及び光線路試験監視システム - Google Patents

Description

本発明は、光通信設備の光線路特性の解析方法及び光線路試験監視システムに関する。

光線路試験監視システムは、光通信サービスに影響を与えることなく、光線路である光ファイバケーブルを試験・監視するシステムである。図１０は、従来の光線路試験監視システム（下記、特許文献１を参照。）の概略構成図である。以下、同図に基づいて従来の光線路試験監視システムの構成を説明する。

同図に示すように、従来の光線路試験監視システムは、電気通信設備を設置する通信設備ビル１と、通信設備ビル１の設備情報を管理する設備管理センタ６と、ユーザビル３とから構成され、各ビルは以下の設備を有する。

通信設備ビル１には、伝送装置２と光成端架１４と光試験装置１５とが設置され、光成端架１４は、試験を実施する光ファイバ心線を選択する心線選択装置（ＦＳ）１６と、光ファイバ５に試験光を合分波したり、光ファイバ５への試験光の入射を遮断したりする光カプラモジュール１２とから構成され、光試験装置１５は、設備管理センタ６の操作端末８からの試験指示の受け取りや設備管理センタ６への試験結果の送信を行う試験制御装置１９と、光パルス試験器（ＯＴＤＲ）、損失試験光源、心線対照光源、パワーメータの機能を有する光測定器１８と、光測定器１８と心線選択装置１６を選択する光測定器・試験架選択装置（ＦＴＥＳ）１７とから構成される。

設備管理センタ６には、光線路設備のデータベース７と、通信設備ビル１の光試験装置１５を遠隔で操作する操作端末８とが設置されている。ユーザビル３には、伝送装置２に対向して光信号を送受信する伝送装置４と、伝送装置４の直前に設置され、通信光を透過し試験光を遮断すると共に、開放端でのフレネル反射よりも大きな試験光の反射を発生させるターミネーションフィルタ１３とが設置されている。また、伝送装置２と伝送装置４とは光ファイバ５により接続され、設備管理センタ６と通信設備ビルとは通信網９により接続されている。

図１１は、光成端架に設置される光カプラモジュールの概略構成図である。同図に示すように、光カプラモジュール１２は、試験光と通信光を合分波して光ファイバ５に結合させる光カプラ１０と、通信光を透過し、試験光を遮断する光フィルタ１１とから構成され、Ａ〜Ｄの４つのポートを有する。Ａポートは伝送装置２側に接続、Ｂポートは光ファイバ５側に接続する通信光用のポートであり、Ｃポートは光ファイバ５および伝送装置４側を、Ｄポートは伝送装置２側を試験するための測定装置が接続される試験光用ポートである。

以下に、図１０に示す従来の光線路監視試験システムを用いて光線路の障害を検知する例を説明する。設備管理センタ６に設置されたデータベース７に基づいて操作端末８から試験命令を光試験装置１５に出す。この命令にしたがって、光試験装置１５の試験制御装置１９は、ＦＴＥＳ１７により光測定器１８を選択すると共に、光カプラモジュール１２の試験光入出力ポートＣ，Ｄを収容している心線選択装置１６により、指定された光ファイバが接続された光カプラモジュール１２の試験光入力ポートＣ又はＤを選択する。

光フィルタ１１とターミネーションフィルタ１３が伝送装置２と４の前にそれぞれ設置されているので、光測定器１８からの試験光が、光通信サービスに影響を与えることはない。これにより、光試験装置１５から指定された光ファイバのインサービス試験が可能となる。

また、伝送装置２または伝送装置４の故障と光線路区間（光ファイバ５）での故障とを区別するため、ターミネーションフィルタ１３は、試験光を開放端のフレネル反射よりも大きく反射するように設計されている。通常、光ファイバの開放端のフレネル反射は約−１５ｄＢである。例えばターミネーションフィルタの試験光の反射を−１２ｄＢ以上に設定した場合、反射が−１５ｄＢ以下に減少した場合には光線路の故障（破断）であることが分かる。

次に、図１０に示す光線路監視試験システムにおいて、インサービス試験でＯＴＤＲ試験を行った場合について説明する。なお、試験波長を１．６５μｍとして説明する。従来、光カプラモジュール１２に設置される光フィルタ１１としては、誘電体多層膜型光フィルタが一般的に用いられている。

誘電体多層膜は、屈折率の異なる薄い膜を数十から数百層も石英ガラスなどに積層した多層膜構造を有しており、光ファイバや導波路や光コネクタ部分に特定の角度で挿入することによって、特定の波長のみをクラッドに反射させ、透過・遮断波長帯域や遮断波長の反射量を調節することができる。

図１２（ａ）は、この誘電体多層膜を用いた光フィルタ１１の光学特性を示すグラフである。同図に示すように、１．２６μｍ〜１．５８μｍの帯域では１．０ｄＢ以下の透過損失であり、１．５８〜１．６４μｍの帯域において透過損失が徐々に増加し、試験光の波長である１．６５μｍでは約４０ｄＢの遮断量であることが分かる。また、試験光の反射減衰量は、誘電体多層膜フィルタの挿入角度の調整により４０ｄＢ以上にすることが可能である。

一方、ユーザビル３に設置されるターミネーションフィルタ１３としては、挿入角度を調節して試験光の反射を−１２ｄＢ以上にした誘電体多層膜フィルタ、またはファイバブラッググレーティング（以下ＦＢＧと称する）が用いられる。

ＦＢＧ型光フィルタは、光ファイバに紫外線を照射して、光ファイバのコアまたはコアとクラッドの長手方向に数百ｎｍ程度の周期で数万本の屈折率の異なる格子を形成してなる。この屈折率変調の周期条件がブラッグの反射条件を満たすように形成することにより、特定波長のみを反射させ、それ以外の波長を透過させる。

図１２（ｂ）は、ＦＢＧ型光フィルタを用いたターミネーションフィルタ１３の光学特性を示すグラフである。同図に示すように、１．２６μｍ〜１．６２５μｍの帯域では０．８ｄＢ以下の透過損失で透過し、１．６２５μｍから１．６４５μｍで急激に透過損失が上昇して、試験光の波長である１．６５μｍでは遮断量２０ｄＢであることが分かる。また、試験光を約−１ｄＢで反射する。

従来の光線路試験監視システムでは、上述するように、通信設備ビル１側から、光パルス試験器（ＯＴＤＲ）等の光試験手段を用いて、光線路の光学的特性を測定し、光線路の試験・監視を行っている。ここで、ＯＴＤＲを用いて後方散乱光及びフレネル反射を測定する際に、測定点の直前の後方散乱光が大きい場合やフレネル反射がある場合には、電気系（増幅回路）が飽和状態となり、この結果、後方に位置する微弱な信号を正常に検知できなくなる場合がある。（下記、非特許文献１を参照。）。

一般に、フレネル反射は、後方散乱光よりも相当パワーレベルが高い。したがって、通常の０ＴＤＲ測定では、光パルスの入射端のフレネル反射や、光ファイバケーブルの途中のコネクタ接続等によるフレネル反射がある場合は、フレネル反射によりＯＴＤＲの電気系（増幅回路）が飽和状態となる。

図１３は、光線路の光学的特性を測定したときのＯＴＤＲ波形を示すグラフである。同図に示すように、光ファイバ５として、２本の光ファイバ５ａ，５ｂをコネクタ接続してなると共に、終端に光コネクタ２１を有する光ファイバを用いた。光ファイバ５のコネクタ接続点２０よりも入射端側を光ファイバ５ａとし、コネクタ接続点２０よりも終端の光コネクタ２１側を光ファイバ５ｂとする。

同図に示すように、入射端、コネクタ接続点２０、終端の光コネクタ２１においてフレネル反射が発生すると共に、反射の裾引きが現われ、フレネル反射以降で光ファイバの後方散乱光が正確に測定できない区間（この区間を「測定不能区間」と呼ぶ。）がある。

これは、ＪＩＳ−Ｃ６１８５（オプティカル・タイム・ドメイン・リフレクトメータ（ＯＴＤＲ）試験方法）で、デッドゾーン（損失測定デッドゾーン）及び空間分解能（損失測定分解能）として定義されており、フレネル反射の裾引きと後方散乱光の受光レベルとの差が０．１ｄＢ以下になるまでの区間となっている。

なお、これらのフレネル反射の影響を取り除くため、フレネル反射が測定端に戻ってきている瞬間のみ、音響光学効果を利用して光線路の切り替えを行う光スイッチ（Ａ／Ｏスイッチ）等を用いて、ＯＴＤＲの受光装置に反射光が入射しないようにすることが可能である。これをマスクの設定と呼び、ＯＴＤＲ試験光のパルス幅とフレネル反射が現われる位置等に応じて、マスクの位置と幅を設定することができる。

図１４は、光線路の光学的特性を測定したときのＯＴＤＲ波形を示すグラフであり、マスクを設定した場合を示している。同図に示すように、マスクを設定した場合のＯＴＤＲ波形は、光ファイバ５の途中にあるコネクタ接続点２０におけるフレネル反射及びその裾引きがなくなり、マスクを設定しなかった場合に測定不能となっていた区間においても後方散乱光を正確に測定することができる場合がある。

特開平２−１６３２号公報（第４〜９頁、第１〜８図） 石原廣司監修、「実務に役立つ光ファイバ技術２００のポイント（改訂２版）」、電気通信協会、平成１３年６月２５日、p.283-284

しかしながら、フレネル反射の影響を取り除くためにマスクを設定することで、光スイッチによる光線路の切り替えを行っているので、少なくともＯＴＤＲ試験光のパルス幅以上の時間は、ＯＴＤＲの受光装置に光が入射しなくなり、この時間に相当する区間はＯＴＤＲ波形を取得できない。また、実際には、光スイッチの応答速度にも依存して、ＯＴＤＲ波形を取得できない区間は、さらに大きくなる。

また、現在市販されているほとんどのＯＴＤＲでは、小型化、低価格化を理由として、光スイッチを用いたマスク（光学マスク）設定機能がない。そのため、光線路の途中に光コネクタ接続等がある場合、ＯＴＤＲ波形上には、必ずコネクタ接続等によって発生するフレネル反射の裾引きによる測定不能区間が存在する。

以上より、マスク設定によりＯＴＤＲ波形が取得できない区間及びＯＴＤＲ波形の測定不能区間において、例えば、光ファイバ区間での曲げ等に起因する損失が発生しても、光線路の光学特性を正確に測定することができない。このため、これらの測定不能な区間に大きな損失があった場合、片側からのＯＴＤＲ試験では、コネクタ接続損失と光ファイバ区間損失とを区別することができず、接続点不良なのか、光ファイバケーブルの不良なのか、故障原因を判断することができないという問題があった。

したがって、これらの測定不能な区間をなくすためには、光線路の両端からＯＴＤＲ試験を実施し、コネクタ接続点のフレネル反射の後方に位置する区間を、それぞれ測定しなければならなかった。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、片側端からの光パルス試験において、光線路の途中にコネクタ接続点等がある場合でも、フレネル反射の裾引き等による測定不能区間なしに光線路の光学特性を高精度に測定することができる光線路特性の解析方法及び光線路試験監視システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明に係る光線路特性の解析方法は、
光線路の一端から当該光線路に設けられた試験光反射手段（ターミネーションフィルタ等）までの光線路における光学特性を、前記一端から入射した試験光により解析する光線路特性の解析方法において、
前記入射された試験光が前記試験光反射手段に到達するまでの間に発生させる後方散乱光及びフレネル反射の第１測定データと、
前記試験光反射手段で反射された試験光が前記一端に戻ってくるまでの間に、当該試験光により生じ、更に前記試験光反射手段で反射された後方散乱光及びフレネル反射の第２測定データとを利用し、
前記第１測定データにおけるフレネル反射の後方に位置する第１区間を、
前記第２測定データにおける、前記試験光反射手段における測定データを中心として前記第１区間と対称な距離に測定されたフレネル反射の前方に位置する第２区間で置き換える変換を行って、
前記光線路の光学特性を解析することを特徴とする光線路特性の解析方法である。

また、上記光線路特性の解析方法において、
前記第１区間を前記第２区間で置き換える変換は、
前記第２区間の測定データの前記第１区間の測定データへの置換と、前記第２区間の測定データのレベル補正と、前記第２区間の測定データの測定方向に対応した反転とから構成されることを特徴とする光線路特性の解析方法である。

また、上記光線路特性の解析方法において、
前記第１区間は、フレネル反射の後方に位置する後方散乱光が測定不能なデッドゾーンであることを特徴とする光線路特性の解析方法である。

また、上記光線路特性の解析方法において、
前記第１区間は、試験光のパルス幅、フレネル反射前後の後方散乱光の光強度、フレネル反射の強度及び前記光試験手段の受光部の応答特性からなる関数に基づいて算出された区間であることを特徴とする光線路特性の解析方法である。

また、上記光線路特性の解析方法において、
前記第１測定データにおけるフレネル反射の測定データの一部を残すことを特徴とする光線路特性の解析方法である。

上記課題を解決する本発明に係る光線路試験監視システムは、
光線路の一端から当該光線路に設けられた試験光反射手段までの光線路における光学特性を、前記一端から入射した試験光により解析して、前記光線路を監視する光線路試験監視システムにおいて、
前記光線路の一端から試験光を入射する手段（ＯＴＤＲ等）と、
前記入射した試験光が前記試験光反射手段に到達するまでの間に発生させる後方散乱光及びフレネル反射の第１測定データと、
前記試験光反射手段で反射された試験光が前記一端に戻ってくるまでの間に、当該試験光により生じ、更に前記試験光反射手段で反射された後方散乱光及びフレネル反射の第２測定データとを測定する手段（ＯＴＤＲ等）と、
前記第２測定データを利用して、前記第１測定データを変換する手段とを有し、
前記第１測定データを変換する手段は、
前記第１測定データにおけるフレネル反射の後方に位置する第１区間を、
前記第２測定データにおける、前記試験光反射手段における測定データを中心として前記第１区間と対称な距離に測定されたフレネル反射の前方に位置する第２区間で置き換える手段であることを特徴とする光線路試験監視システムである。

また、上記光線路試験監視システムにおいて、
前記第１区間を前記第２区間で置き換える手段は、
前記第２区間の測定データの前記第１区間の測定データへの置換手段と、前記第２区間の測定データのレベル補正手段と、前記第２区間の測定データの測定方向に対応した反転手段とから構成されることを特徴とする光線路試験監視システムである。

また、上記光線路試験監視システムにおいて、
前記第１区間は、フレネル反射の後方に位置する後方散乱光が測定不能なデッドゾーンであることを特徴とする光線路試験監視システムである。

また、上記光線路試験監視システムにおいて、
前記第１区間は、試験光のパルス幅、フレネル反射前後の後方散乱光の光強度、フレネル反射の強度及び前記光試験手段の受光部の応答特性からなる関数に基づいて算出された区間であることを特徴とする光線路試験監視システムである。

また、上記光線路試験監視システムにおいて、
更に、前記第１測定データにおけるフレネル反射の測定データの一部を残す手段を有することを特徴とする光線路試験監視システムである。

上記課題を解決する本発明に係る他の光線路特性の解析方法は、
試験光を入出力する光合分岐手段を、両端部が伝送装置に接続された光線路の一方の伝送装置の近傍に挿入し、
通信光を透過すると共に、試験光を反射する試験光反射手段を、他方の伝送装置の直前に挿入し、
前記光線路の距離及び光強度からなる光学特性を測定する光試験手段からの試験光を、前記光合分岐手段を介して前記光線路に入射し、
前記試験光反射手段に到達するまでの前記試験光により生じた後方散乱光及びフレネル反射の光強度と、前記試験光反射手段で反射された前記試験光により生じ、更に前記試験光反射手段で反射された後方散乱光及びフレネル反射の光強度を、前記光試験手段により測定し、
当該光試験手段により測定された測定データにおいて、フレネル反射の後方に位置する第１区間を、前記試験光反射手段における測定データを中心として対称な距離に測定されたフレネル反射の前方に位置する第２区間の測定データで置き換えて、後方散乱レベルを解析することにより、
前記光線路の距離及び光強度からなる光学特性を、測定不能区間なしに解析することを特徴とする光線路特性の解析方法である。

また、上記光線路特性の解析方法において、
前記第１区間は、試験光のパルス幅、フレネル反射前後の後方散乱光の光強度、フレネル反射の強度及び前記光試験手段の受光部の応答特性からなる関数に基づいて算出された区間であることを特徴とする光線路特性の解析方法である。

上記課題を解決する本発明に係る他の光線路試験監視システムは、
両端部が伝送装置に接続された光線路の一方の伝送装置の近傍に挿入され、試験光を入出力する光合分岐手段と、
他方の伝送装置の直前に挿入され、通信光を透過すると共に試験光を反射する試験光反射手段と、
前記光線路の距離及び光強度からなる光学特性を測定する光試験手段とを有する光線路試験監視システムにおいて、
前記光試験手段からの試験光を、前記光合分岐手段を介して前記光線路に入射し、
前記試験光反射手段に到達するまでの前記試験光により生じた後方散乱光及びフレネル反射の光強度と、前記試験光反射手段で反射された前記試験光により生じ、更に前記試験光反射手段で反射された後方散乱光及びフレネル反射の光強度を、前記光試験手段により測定し、
当該光試験手段により測定された測定データにおいて、フレネル反射の後方に位置する第１区間を、前記試験光反射手段における測定データを中心として対称な距離に測定されたフレネル反射の前方に位置する第２区間の測定データで置き換えて、後方散乱レベルを解析することにより、
前記光線路の距離及び光強度からなる光学特性を、測定不能区間なしに解析して、前記光線路を監視することを特徴とする光線路試験監視システムである。

また、上記光線路試験監視システムにおいて、
前記第１区間は、試験光のパルス幅、フレネル反射前後の後方散乱光の光強度、フレネル反射の強度及び前記光試験手段の受光部の応答特性からなる関数に基づいて算出された区間であることを特徴とする光線路試験監視システムである。

また、上記課題を解決する他の光線路試験監視システムは、上記の光線路の光学特性の解析手段を備え、通信網を介して遠隔で操作を行う操作手段（操作端末）と、操作手段からの指示を受けて、各種試験装置を制御すると共に、光試験手段での試験結果を操作手段に送信する試験制御手段とを備えたものである。

以上説明する本発明によれば、
光線路である光ファイバの接続点における接続損失や光ファイバ区間の損失等の光学特性を、測定不能区間なしに算出することが可能となる。

また、試験光のパルス幅、後方散乱光の光強度、フレネル反射の強度、及び光試験手段の受光部の応答特性からなる関数に基づいて算出された区間を測定不能な区間として定義することで、測定器の応答特性に応じた適正な区間を置き換えて、光線路の距離及び光強度からなる光学特性を、より最適に測定不能区間なしに測定することが可能となる。

また、光線路の一端からの光パルス試験（光線路の途中に光カプラ等を介在させて光線路の途中から入射する場合を含む）において、光線路の途中にコネクタ接続点等がある場合でも、マスク設定によるＯＴＤＲ波形が取得できない区間や、フレネル反射の裾引き等による測定不能区間をなくして、光線路の距離及び光強度からなる光学特性を高精度に測定することが可能となる。

これにより、光ファイバケーブルの建設工事や故障発生時の光パルス試験おいて、従来の片端測定と比較して、フレネル反射の裾引き等による測定不能区間をなくして、光ファイバケーブルの接続点及び光ファイバ区間の損失の良否判定を、より正確に行うことができる。また、光ファイバケーブルの両端から光試験を行う必要がなくなる。

以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、光線路の光学的特性を測定したときのＯＴＤＲ波形を、光ファイバにおける位置と関連付けて示したグラフである。同図に示すように、光ファイバ５として、２本の光ファイバ５ａ，５ｂをコネクタ接続してなると共に、遠方の終端にＦＢＧ型光フィルタを用いたターミネーションフィルタ２２を設置した光線路を用いた。光ファイバ５のコネクタ接続点２０よりも入射端側を光ファイバ５ａとし、コネクタ接続点２０よりもターミネーションフィルタ２２側を光ファイバ５ｂとする。

ターミネーションフィルタ２２を中心として、区間Ａにおける波形Ａ（第１測定データ）と区間Ｂにおける波形Ｂ（第２測定データ）の２つの波形が現れる。波形Ａは、ＯＴＤＲから入射された光パルスの後方散乱光及び入射端、コネクタ接続点２０におけるフレネル反射が測定された波形である。

また、波形Ｂは、ターミネーションフィルタ２２で一度、反射された光パルスの後方散乱光が、ターミネーションフィルタ２２で再度、反射されてから、ＯＴＤＲで受光・測定された波形である。したがって、時間軸上で、ちょうど測定した光ファイバの長さ分だけずれてＯＴＤＲに到達するため、図１に示したように、光ファイバの終端（ターミネーションフィルタ２２の部分）で、ファイバを折り返したような波形が現れる。つまり、測定対象の光ファイバを反対側の端部、すなわちターミネーションフィルタ２２側から光パルスを入射して、受光強度を測定したものと同等のＯＴＤＲ波形が得られる。

ここで、光ファイバ５及びコネクタ接続点２０の透過損失をＬｆとし、ＦＢＧ型光フィルタの反射損失をＬｒｌとすると、区間Ａにおいて透過損失Ｌｆ分の差、ターミネーションフィルタ２２においてＦＢＧ型光フィルタの反射損失Ｌｒｌ分の段差ができ、その後、区間Ｂにおいて透過損失Ｌｆ分の差ができる。

なお、ＦＢＧ型光フィルタの反射は約−１ｄＢであるため、ＦＢＧ型光フィルタであるターミネーションフィルタ２２での反射による段差は約１ｄＢと小さい。ターミネーションフィルタ２２としては、ＦＢＧ型光フィルタだけではなく、試験光となる光パルスを高効率で反射し、反射損失が小さいものであれば、その他の光フィルタ、例えば、誘電体多層膜型光フィルタ等も用いることができる。

図１に示した波形Ａ及び波形Ｂを用いて、コネクタ接続点２０におけるフレネル反射の影響なしに、すなわち、測定不能区間なしに、光線路の光学的特性を解析する方法を説明する。図２は、波形Ａにおけるコネクタ接続点２０でのフレネル反射及びその裾引きの周辺のＯＴＤＲ波形（同図（ａ））と、波形Ｂにおけるコネクタ接続点２０でのフレネル反射及びその裾引きの周辺のＯＴＤＲ波形（図８（ｂ））を、光ファイバにおける位置と関連付けて示したグラフである。

図２（ａ）の波形Ａにおいて、コネクタ接続点２０におけるフレネル反射及びその裾引きによって、後方散乱光の受光強度が正確に測定できない区間（第１区間）が後方散乱光の測定不能区間であり、これを区間Ｘとする。図２（ｂ）の波形Ｂは、ターミネーションフィルタ２２側から光パルスを入射して測定したものと同等のＯＴＤＲ波形であるので、波形Ａにおいて測定不能となっていた区間Ｘに相当する、波形Ｂにおける区間Ｘ（第２区間）の後方散乱光の受光強度が正確に測定されている。

したがって、波形Ｂにおける上記区間の後方散乱光の受光強度を、波形Ａの測定不能となっていた区間Ｘの後方散乱光の受光強度とみなすことが可能であり、波形Ｂを解析することにより、片側端からＯＴＤＲを用いて、測定不能区間なしに、光線路の光学的特性を測定することが可能となる。

また、波形Ｂの測定データを抽出し、波形Ａの測定不能となっていた区間Ｘの後方散乱光の受光強度に適合するように測定データを変換し（変換する手段）、波形Ａの該当する区間Ｘの測定データと置き替えることで、図３に示すように、測定不能区間のないＯＴＤＲ波形を取得することが可能となる。図３の場合は、コネクタ接続点２０におけるフレネル反射の反射量の情報を残すため、フレネル反射部分の波形は波形Ａのものを採用している（測定データの一部を残す手段）。

以下、ＯＴＤＲ波形全体について、測定不能区間の波形を置き換える手順を説明する。図４に示したＯＴＤＲ波形には、ターミネーションフィルタ２２のフレネル反射を中心して、左右対称な距離にフレネル反射Ａ（波形Ａ内）及びフレネル反射Ｂ（波形Ｂ内）が現われる。対称な距離にあるフレネル反射Ａ及びフレネル反射Ｂは、同じコネクタ接続点２０を、それぞれ入射端側から測定した場合とターミネーションフィルタ２２側から測定した場合の波形に対応する。

ここで、フレネル反射Ａ及びフレネル反射Ｂは、左右対称の位置にあるので、フレネル反射Ａの裾引き部分（つまり反射Ａの右側の測定不能区間）の波形を、フレネル反射Ｂの直前の後方散乱光レベル（つまり反射Ｂの左側の区間）と置換する。この結果をあらわしたのが、図中の置換した波形Ｗ１である。

次に、この置換した波形Ｗ１を線路損失であるＤＬ分だけ後方散乱光レベルを補正する。この結果をあらわしたのが、図中のレベル補正した波形Ｗ２である。次に、このレベル補正した波形Ｗ２を測定方向に合うように反転する。この結果を表したのが、図中のレベル反転した波形Ｗ３である。以上の変換の結果得られた波形Ｗ３を波形Ａにおける同区間のものと置き換えることにより、フレネル反射による測定不能区間をなくしたコネクタ接続点のＯＴＤＲ波形が得られる。

具体的なＯＴＤＲ測定データの変換方法の一例を、図４、図５及び図６を用いて以下で説明する。まず、図４に示すように、波形Ａ及び波形ＢからなるＯＴＤＲ波形のデータ測定ポイント数が２Ｎ＋１個のとき、データ測定ポイントが０番〜Ｎ−１番までを波形Ａとし、データ測定ポイントがＮ＋１番〜２Ｎ番までを波形Ｂとする。

ターミネーションフィルタ２２における反射点のデータ測定ポイントＮ番を中心として、波形Ａ及び波形Ｂにおいてそれぞれ対称となる距離におけるデータ測定ポイントは、Ｎ−ｉ番及びＮ＋ｉ番であるので、Ｎ−ｉ番及びＮ＋ｉ番における測定データであるＰ（Ｎ−ｉ）及びＰ（Ｎ＋ｉ）が、光ファイバにおける同じ点の測定データとして、置換することが可能である。ここで、ｉは１〜Ｎの整数とする。

＜置き換えるべき区間の決定＞
最初に、波形Ａにおいて置き換えるべき区間を決める（図６におけるステップ１）。ここで、フレネル反射により測定不能となる区間Ｘを置き換えるべき区間とする。波形Ａにおける測定不能となる区間Ｘのデータ測定ポイントの始点及び終点を、それぞれＮ−Ｋ番及びＮ−Ｌ番（Ｋ，Ｌは正の整数であって、Ｋ＞Ｌ）とすると、区間Ｘのデータ測定ポイントはＮ−ｊ番（ｊは整数であって、Ｌ≦ｊ≦Ｋ）と表せる。

この区間Ｘのデータ測定ポイントであるＮ−ｊ番に対応する、波形Ｂにおけるデータ測定ポイントはＮ＋ｊ番であり、波形Ａの区間Ｘに対応する波形Ｂにおける区間は、データ測定ポイントＮ＋ｊ番の集合となる。

＜波形の置換＞
データ測定ポイントｘ番の反射量の測定データをＰ（ｘ）とすると、波形Ａの区間Ｘにおけるデータ測定ポイントＮ−ｊの測定データは、Ｐ（Ｎ−ｊ）と表すことができる。したがって、波形Ａの区間Ｘの測定データを、波形Ｂにおける対応する区間の測定データに置換した波形（図４の「置換した波形Ｗ１」）は、Ｐ（Ｎ−ｊ）をＰ（Ｎ＋ｊ）に置き換えたものとなる。図６におけるステップ２に示すように、この置き換えた測定データをＰ１（Ｎ−ｊ）とすると、Ｐ１（Ｎ−ｊ）＝Ｐ（Ｎ＋ｊ）と表せる（ただし、Ｌ≦ｊ≦Ｋ）。

＜波形の補正＞
次に、置換した波形Ｂの測定データの集合である「置換した波形Ｗ１」を、波形Ａにおけるレーリー後方散乱光レベルと一致するように補正する（図６におけるステップ３）。この補正方法を、図４を用いて説明する。

「置換した波形Ｗ１」の波形Ａへの繋ぎ目となるのは、波形Ａにおける測定不能となる区間Ｘの終点である。この繋ぎ目となるデータ測定ポイントＮ−Ｌ番と、これに対応する波形Ｂにおけるデータ測定ポイントＮ＋Ｌ番との損失差をＤＬとすると、波形Ｂにおける測定データＰ（Ｎ＋ｊ）を置換したデータＰ１（Ｎ−ｊ）に損失差ＤＬを加算することで、波形Ａにおける後方散乱光レベル相当に補正することができる。

したがって、「置換した波形Ｗ１」の後方散乱光レベルを補正して得られる「レベル補正した波形Ｗ２」をＰ２（Ｎ−ｊ）とすると、Ｐ２（Ｎ−ｊ）＝Ｐ１（Ｎ−ｊ）＋ＤＬと表せる（ただし、Ｌ≦ｊ≦Ｋ）。なお、波形Ａ及び波形Ｂにおける後方散乱光レベルの近似直線から求めた数値を用いて、損失差ＤＬを求めることもできる。

＜波形の反転＞
次に、「レベル補正した波形Ｗ２」を、測定方向に対応するようにレーリー後方散乱光レベルの反転を行う（図６におけるステップ４）。このレベル反転方法を、図５を用いて説明する。

ここで、レベル補正した波形Ｗ２と波形Ａのレーリー後方散乱光レベルとの接点となるデータ測定ポイントはＮ−Ｌ番である。したがって、レベル補正した波形Ｗ２のＰ２（Ｎ−ｊ）において、Ｎ−Ｌ番のデータ測定ポイントに対応するＰ２（Ｎ−Ｌ）を基準として後方散乱光レベルを上下反転することで、レーリー後方散乱光レベルの傾きを入射端側から測定した測定方向のＯＴＤＲ波形に相当するように補正することができる。

したがって、レベル補正した波形Ｗ２のＰ２（Ｎ−ｊ）を、Ｐ２（Ｎ−Ｌ）を基準として後方散乱光レベルを上下反転して得られる波形（レベル反転した波形Ｗ３）をＰ３（Ｎ−ｊ）とすると、P3(N-j)＝P2(N-j)＋2×(P2(N-L)-P2(N-j))、すなわち、Ｐ３（Ｎ−ｊ）＝２×Ｐ２（Ｎ−Ｌ）−Ｐ２（Ｎ−ｊ）と表せる。

＜波形の置き換え＞
波形Ａにおけるデータ測定ポイントＮ−ｊ番の波形のＰ（Ｎ−ｊ）を、上述する手順にて求めたレベル反転した波形Ｗ３のＰ３（Ｎ−ｊ）で置き換える（図６におけるステップ５）ことで、図４のような、測定不能区間のないＯＴＤＲ波形を得ることが可能となる。

ここで、図３で示したように、ＯＴＤＲ波形におけるフレネル反射レベルの測定情報を保持する場合には、フレネル反射部分の波形は波形Ａのものを採用する必要がある。したがって、データ測定ポイントＮ−Ｋ番からＯＴＤＲパルス幅の分（データ測定ポイント数に換算してｐｗ＋１個とする）、すなわちデータ測定ポイントＮ−Ｋ番からN-K+pw番においては、置き換えたデータＰ３（Ｎ−ｊ）を用いずに、測定データＰ（Ｎ−Ｋ）からＰ（N-K+pw）を用いることにより、図７に示すようなＯＴＤＲ波形が得られる。なお、データ測定ポイント数ｐｗはＯＴＤＲパルス幅に依存して変化する。

以上説明するように、波形Ａの区間、すなわち入射端からターミネーションフィルタ２２までの区間にある、全てのフレネル反射に上述する波形処理を行うことで、光線路（光ファイバ５）の全長に渡って、測定不能区間のないＯＴＤＲ波形を得ることができる。

＜測定不能の区間長を決定する方法＞
次に、波形Ａにおいて、レーリー後方散乱光が測定不能となる区間Ｘの区間長を決定する方法について説明する。ＪＩＳ−Ｃ６１８５においては、フレネル反射による波形とその後方に位置する後方散乱光の近似直線との差が０．１ｄＢ以上である区間を、デッドゾーン及び空間分解能として定義している。

したがって、図８に示すように、フレネル反射の後方（図面における反射の右側）に位置する後方散乱光の近似曲線と、フレネル反射の裾引き波形との差が、あるしきい値（例えばＪＩＳ−Ｃ６１８５では、０．１ｄＢ）以上の区間を、レーリー後方散乱光レベルが測定不能な区間と定義することができる。なお、この区間には、コネクタ等でのフレネル反射波形（幅はＯＴＤＲパルス幅に等しい）も含まれる。

本実施形態における、ＯＴＤＲの受光装置の応答特性に基づいて、測定不能となる区間Ｘの区間長を決定する方法を、図９を用いて説明する。ＯＴＤＲの受光装置の応答特性を１次系のローパスフィルタとして近似した場合、コネクタ接続点２０におけるフレネル反射の裾引きの時間的変化Ｐｒｅｆ（ｔ）は、受光装置のインパルス応答と考えられる。したがって、パルス幅τ［Ｓ］の光パルスがコネクタ接続点２０を完全に通過した時をｔ＝０とすると、下記式（１）で表すことができる。

ここで、δ［ｄＢ］はＯＴＤＲ波形におけるフレネル反射の高さδ［ｄＢ］であり、フレネル反射の直前のレーリー後方散乱光レベルからの反射の高さである。また、ＢＷはＯＴＤＲの受光装置の帯域（高域遮断周波数、すなわち周波数特性において３ｄＢダウンとなる周波数）、ρ［ｄＢ］はフレネル反射前後のレーリー後方散乱光レベルの差である。

なお、モデルを単純化するため、コネクタ接続点２０前後の光ファイバのレーリー散乱係数は同じとし、コネクタ接続点２０における反射の後方のレーリー後方散乱光レベルも一定とした。

次に、フレネル反射の後方に位置するレーリー後方散乱光レベルと、フレネル反射の裾引き波形との差が、あるしきい値Ｔｈ［ｄＢ］以上となる区間を測定不能区間と定義する。この場合、下記式（２）、（３）を満たす時間ｔに相当する距離が測定不能区間となる。

上記式（２）、（３）を変換すると、下記式（４）となる。

ｔの定義を考慮すると、上記式（４）にＯＴＤＲのパルス幅τを加算した時間を距離に換算したものが実際の測定不能区間Ｌｒｅｆ［ｍ］となる。したがって、真空中の光速をｃとし、光ファイバのコアの屈折率をｎとすると、測定不能区間Ｌｒｅｆは下記式（５）で表される。

この結果、ＯＴＤＲの受光装置の帯域ＢＷ、コネクタ接続点２０におけるフレネル反射の高さδ、フレネル反射前後のレーリー後方散乱光レベルの差ρ（すなわち、コネクタ接続点２０における接続損失）、及びＯＴＤＲの光パルス幅τにより、測定不能区間Ｌｒｅｆを定義することができる。また、ＯＴＤＲの受光装置の応答特性をさらに高次のフィルタで近似することにより、より正確に測定不能区間を定義することが可能となる。

終端にＦＢＧ型ターミネーションフィルタを設置した光線路の０ＴＤＲ波形を示す図である。 終端にＦＢＧ型ターミネーションフィルタを設置した光線路の各区間のＯＴＤＲ波形を示す図である。 実施形態に係る波形処理を行い、測定不能区をなくしたＯＴＤＲ波形であり、フレネル反射の反射量の情報を残したＯＴＤＲ波形を示す図である。 反射パルスの後方散乱光を用いた解析方法を説明する図である。 反射パルスの後方散乱光レベルの反転方法を説明する図である。 反射パルスの後方散乱光を用いた解析方法を説明するフローチャート図である。 フレネル反射の測定情報を保持して波形処理を行う方法を説明する図である。 測定不能区間の定義方法を説明する図である。 ＯＴＤＲの受光装置の応答特性から測定不能区間を算出する方法を説明する図である。 従来の光線路試験監視システムの概略構成図である。 光成端架に設置される光カプラモジュールの概略構成図である。 誘電体多層膜フィルタ及びＦＢＧフィルタの透過損失スペクトルを示す図である。 終端に光コネクタを設置した光線路のＯＴＤＲ波形を示す図である。 マスクを設定した場合のＯＴＤＲ波形を示す図である。

符号の説明

１ 通信設備ビル
２ 伝送装置
３ ユーザビル
４ 伝送装置
５ 光ファイバ
６ 設備管理センタ
７ データベース
８ 操作端末
９ 通信網
１０ 光カプラ
１１ 光フィルタ
１２ 光カプラモジュール
１３ ターミネーションフィルタ
１４ 光成端架
１５ 光試験装置
１６ 心線選択装置（ＦＳ）
１７ ＦＴＥＳ
１８ 光測定器
１９ 試験制御装置
Ａ〜Ｄ ポート
２０ コネクタ接続点
２１ 終端の光コネクタ
２２ ターミネーションフィルタ

Claims (14)

1. 光線路の一端から当該光線路に設けられた試験光反射手段までの光線路における光学特性を、前記一端から入射した試験光により解析する光線路特性の解析方法において、
   前記入射された試験光が前記試験光反射手段に到達するまでの間に発生させる後方散乱光及びフレネル反射の第１測定データと、
   前記試験光反射手段で反射された試験光が前記一端に戻ってくるまでの間に、当該試験光により生じ、更に前記試験光反射手段で反射された後方散乱光及びフレネル反射の第２測定データとを利用し、
   前記第１測定データにおけるフレネル反射の後方に位置する第１区間を、
   前記第２測定データにおける、前記試験光反射手段における測定データを中心として前記第１区間と対称な距離に測定されたフレネル反射の前方に位置する第２区間で置き換える変換を行って、
   前記光線路の光学特性を解析することを特徴とする光線路特性の解析方法。
2. 請求項１に記載する光線路特性の解析方法において、
   前記第１区間を前記第２区間で置き換える変換は、
   前記第２区間の測定データの前記第１区間の測定データへの置換と、前記第２区間の測定データのレベル補正と、前記第２区間の測定データの測定方向に対応した反転とから構成されることを特徴とする光線路特性の解析方法。
3. 請求項１又は２に記載する光線路特性の解析方法において、
   前記第１区間は、フレネル反射の後方に位置する後方散乱光が測定不能なデッドゾーンであることを特徴とする光線路特性の解析方法。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載する光線路特性の解析方法において、
   前記第１区間は、試験光のパルス幅、フレネル反射前後の後方散乱光の光強度、フレネル反射の強度及び前記光試験手段の受光部の応答特性からなる関数に基づいて算出された区間であることを特徴とする光線路特性の解析方法。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載する光線路特性の解析方法において、
   前記第１測定データにおけるフレネル反射の測定データの一部を残すことを特徴とする光線路特性の解析方法。
6. 光線路の一端から当該光線路に設けられた試験光反射手段までの光線路における光学特性を、前記一端から入射した試験光により解析して、前記光線路を監視する光線路試験監視システムにおいて、
   前記光線路の一端から試験光を入射する手段と、
   前記入射した試験光が前記試験光反射手段に到達するまでの間に発生させる後方散乱光及びフレネル反射の第１測定データと、
   前記試験光反射手段で反射された試験光が前記一端に戻ってくるまでの間に、当該試験光により生じ、更に前記試験光反射手段で反射された後方散乱光及びフレネル反射の第２測定データとを測定する手段と、
   前記第２測定データを利用して、前記第１測定データを変換する手段とを有し、
   前記第１測定データを変換する手段は、
   前記第１測定データにおけるフレネル反射の後方に位置する第１区間を、
   前記第２測定データにおける、前記試験光反射手段における測定データを中心として前記第１区間と対称な距離に測定されたフレネル反射の前方に位置する第２区間で置き換える手段であることを特徴とする光線路試験監視システム。
7. 請求項６に記載する光線路試験監視システムにおいて、
   前記第１区間を前記第２区間で置き換える手段は、
   前記第２区間の測定データの前記第１区間の測定データへの置換手段と、前記第２区間の測定データのレベル補正手段と、前記第２区間の測定データの測定方向に対応した反転手段とから構成されることを特徴とする光線路試験監視システム。
8. 請求項６又は７に記載する光線路試験監視システムにおいて、
   前記第１区間は、フレネル反射の後方に位置する後方散乱光が測定不能なデッドゾーンであることを特徴とする光線路試験監視システム。
9. 請求項６ないし８のいずれかに記載する光線路試験監視システムにおいて、
   前記第１区間は、試験光のパルス幅、フレネル反射前後の後方散乱光の光強度、フレネル反射の強度及び前記光試験手段の受光部の応答特性からなる関数に基づいて算出された区間であることを特徴とする光線路試験監視システム。
10. 請求項６ないし９のいずれかに記載する光線路試験監視システムにおいて、
    更に、前記第１測定データにおけるフレネル反射の測定データの一部を残す手段を有することを特徴とする光線路試験監視システム。
11. 試験光を入出力する光合分岐手段を、両端部が伝送装置に接続された光線路の一方の伝送装置の近傍に挿入し、
    通信光を透過すると共に、試験光を反射する試験光反射手段を、他方の伝送装置の直前に挿入し、
    前記光線路の距離及び光強度からなる光学特性を測定する光試験手段からの試験光を、前記光合分岐手段を介して前記光線路に入射し、
    前記試験光反射手段に到達するまでの前記試験光により生じた後方散乱光及びフレネル反射の光強度と、前記試験光反射手段で反射された前記試験光により生じ、更に前記試験光反射手段で反射された後方散乱光及びフレネル反射の光強度を、前記光試験手段により測定し、
    当該光試験手段により測定された測定データにおいて、フレネル反射の後方に位置する第１区間を、前記試験光反射手段における測定データを中心として対称な距離に測定されたフレネル反射の前方に位置する第２区間の測定データで置き換えて、後方散乱レベルを解析することにより、
    前記光線路の距離及び光強度からなる光学特性を、測定不能区間なしに解析することを特徴とする光線路特性の解析方法。
12. 請求項１１の光線路特性の解析方法において、
    前記第１区間は、試験光のパルス幅、フレネル反射前後の後方散乱光の光強度、フレネル反射の強度及び前記光試験手段の受光部の応答特性からなる関数に基づいて算出された区間であることを特徴とする光線路特性の解析方法。
13. 両端部が伝送装置に接続された光線路の一方の伝送装置の近傍に挿入され、試験光を入出力する光合分岐手段と、
    他方の伝送装置の直前に挿入され、通信光を透過すると共に試験光を反射する試験光反射手段と、
    前記光線路の距離及び光強度からなる光学特性を測定する光試験手段とを有する光線路試験監視システムにおいて、
    前記光試験手段からの試験光を、前記光合分岐手段を介して前記光線路に入射し、
    前記試験光反射手段に到達するまでの前記試験光により生じた後方散乱光及びフレネル反射の光強度と、前記試験光反射手段で反射された前記試験光により生じ、更に前記試験光反射手段で反射された後方散乱光及びフレネル反射の光強度を、前記光試験手段により測定し、
    当該光試験手段により測定された測定データにおいて、フレネル反射の後方に位置する第１区間を、前記試験光反射手段における測定データを中心として対称な距離に測定されたフレネル反射の前方に位置する第２区間の測定データで置き換えて、後方散乱レベルを解析することにより、
    前記光線路の距離及び光強度からなる光学特性を、測定不能区間なしに解析して、前記光線路を監視することを特徴とする光線路試験監視システム。
14. 請求項１３の光線路試験監視システムにおいて、
    前記第１区間は、試験光のパルス幅、フレネル反射前後の後方散乱光の光強度、フレネル反射の強度及び前記光試験手段の受光部の応答特性からなる関数に基づいて算出された区間であることを特徴とする光線路試験監視システム。

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