JP4321047B2 - 光伝送装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボード間やチップ間等のデータ速度の高速化や電磁ノイズの低減等を目的として、光によってデータ伝送を行う光伝送装置に関し、特にメンテナンスし易く、高い信頼性を維持することができる光伝送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザー光等の光源を用いたデータ伝送を長時間行うと、光源の温度が上昇してタイムラグが発生したり、発光効率が落ちたり、また周囲からの電磁ノイズ等によって伝送エラーが発生したりし易いので、光を用いたデータ伝送で信頼性の高い通信を長時間維持することは難しかった。
【０００３】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−３２１８０５号公報
【０００５】
特許文献１では、特許文献１の図１５に示される伝送特性測定部１０５において伝送特性を測定し、それが最良になるように波長可変光源１０６における信号光波長の制御、プリチャーピング量の制御（１１４）、分散補償量の制御、及び／又は光パワーの制御を行ない、光出力波形の振幅、上下対称性、消光比を同時に安定化させている。
【０００６】
伝送特性測定部１０５として、特許文献１の図４に示される伝送特性測定部５３は、掃引制御中の受光部４８における伝送特性から伝送特性が最良となる発光波長を決定し、その値になるように、駆動回路４９に制御情報を伝送すると共に、その発光波長に対応した通過波長特性となるように、波長可変フィルタ４５，５０に制御情報を加える。
【０００７】
特許文献１の図８に示される伝送特性測定部７４は、受光部７３ａ，７３ｂに対して設け、システム立上時や運用中に於いて伝送特性を測定し、伝送特性が最良となるように、波長可変光源６４の発光波長を設定し、且つ波長可変フィルタ７１の通過波長特性を設定する。
【０００８】
また、特許文献１の図９に示される伝送特性測定部９４は、前述の実施例と同様に、受光部９３ａ，９３ｂの何れか一方の出力信号を用いて光送信部８１と光受信部８２との間の伝送特性を測定し、伝送特性の最良点の発光波長となるように、波長可変光源８４を制御し、且つ波長可変フィルタ９２ａ，９２ｂの波長通過特性を制御する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光伝送システムの伝送特性測定部５３，７４，９４、１０５は、一つの信号の伝送特性値しかチェックしていないので、伝送特性が低下したとき、伝送特性が低下した原因を速やかに特定することが難しい。そのため、伝送特性が低下したとき、原因となる機器を特定して調整や修理等のメンテナンスを行うのに時間がかかり、光伝送システムを最適な状態で長時間運用することが難しいという問題がある。
【００１０】
従って、本発明の目的は、伝送特性が低下したときに原因を特定することができるためメンテナンスがし易く、信頼性の高い光伝送を長時間維持することができる光伝送装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、入力信号に誤り訂正符号を付加する誤り訂正符号付加手段と、発光素子を駆動して前記入力信号を光信号として出射する駆動回路と、前記光信号を伝送する光伝送路と、前記光伝送路を介して伝送された前記光信号を受光する受光素子と、前記受光素子が受光した前記光信号の受光量を検出する検出部と、前記受光素子が受信した前記光信号中の前記誤り訂正符号の誤りを検出してエラー発生率を演算する演算部と、前記受光量および前記エラー発生率の組合せに基づいて前記駆動回路の発光制御を行う制御部とを備え、前記制御部は、前記エラー発生率が予め定められた許容上限値よりも小さく、かつ前記受光量が受光量の許容領域として予め定められた設定範囲の下限設定値よりも小さいとき、前記発光素子の発光量が増加するよう前記駆動回路の発光制御を行い、前記エラー発生率が前記許容上限値よりも小さく、かつ前記受光量が予め定められた設定範囲の上限設定値よりも大きいとき、前記発光素子の発光量が減少するよう前記駆動回路の発光制御を行い、前記エラー発生率が前記許容上限値よりも大きく、かつ前記受光量が前記下限設定値よりも小さいとき、前記発光素子の発光量が増加するよう前記駆動回路の発光制御を行い、前記エラー発生率が前記許容上限値よりも大きく、かつ前記受光量が前記予め定められた設定範囲内にあるとき、前記発光素子の出射タイミングを調整するようタイミング調整回路へ制御情報を送り、前記エラー発生率が前記許容上限値よりも大きく、かつ前記受光量が前記上限設定値よりも大きいとき、前記発光素子の発光量が減少するよう前記駆動回路の発光制御を行うとともに、前記駆動回路を再調整するモジュレーションを行わせるよう前記駆動回路へ制御情報を送ることを特徴とする光伝送装置を提供する。
【００１２】
このような構成によれば、光伝送路を介して受光された光信号の受光量および、エラー発生率の２つの要素を検出し、検出した受光量および、エラー発生率に基づいて伝送状態が悪化した原因を特定し、原因に応じて駆動回路の発光制御を行うことができるので、信頼性の高い伝送品質を維持することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光伝送装置１を示す。この光伝送装置１は、送信回路２および受光回路６を有する複数（同図においては２枚）の回路基板１０と、回路基板１０を搭載する基板５０と、平板状に形成されて回路基板１０を光学的に接続する複数の光伝送路（同図においては２枚）４とから構成されている。同図においては紙面奥側の回路基板１０をマスター。紙面手前側の回路基板１０をスレーブとしており、マスターとスレーブとが相互に光信号を送受信できるようになっている。なお、光伝送路４は複数のスレーブからひとつのマスターに光信号を伝送する合波型、あるいはひとつのマスターから複数のスレーブに光信号を伝送する分岐型であってもよい。
【００１６】
回路基板１０は、光伝送路４に光信号を出射する発光素子であるＬＤ（レーザーダイオード）３と、光伝送路４から入射する光信号を受光する受光素子であるＰＤ（フォトダイオード）５と、送信回路２、ＬＤ（レーザーダイオード）３、ＰＤ（フォトダイオード）５、および受光回路６を制御するＬＳＩ（Large-scale integration）８（８Ａおよび８Ｂ）と、回路基板１０と基板５０とを電気的に接続する電気信号入出力部９とを有する。なお、同図においてはマスター側のＬＳＩを８Ａ、スレーブ側のＬＳＩを８Ｂとしている。
【００１７】
基板５０は、回路基板１０の電気信号入出力部９を電気的に接続するプリント配線パターンで形成された配線部５１を有する。配線部５１は、回路基板１０のＰＤ（フォトダイオード）５に入射した光信号に基づく後述する制御信号を発光源であるＬＤ（レーザーダイオード）３を有する回路基板１０のＬＳＩ８Ａに伝送する。また、図示されない構成として、複数の光伝送路４を予め定められた位置に位置決めして固定するとともに、電気信号入出力部９を配線部５１に接続することによって回路基板１０と複数の光伝送路４とを所定の位置関係に配置するようになっている。
【００１８】
図２は、光伝送路４を示す。光伝送路４は、側面４０Ａに階段状の段差４０Ｂ、４０Ｃ、および４０Ｄが形成された直方体形状の透光性媒体４０と、透光性媒体４０の一方の端面に形成される反射型光拡散部４１と、段差４０Ｂ、４０Ｃ、および４０Ｄの端部に設けられる４５度面４２とを有し、段差４０Ｂ、４０Ｃ、および４０Ｄの上面はＬＤ（レーザーダイオード）３およびＰＤ（フォトダイオード）５と光学的に結合して光信号の入射面および出射面として機能するようになっている平板状の導光路である。
【００１９】
また、光伝送路４として、光透過性樹脂等によって形成される透過型あるいは反射型の光導光路と、光導光路に光学的に接続される複数の光ファイバと、複数の光ファイバを介して回路基板１０のＬＤ（レーザーダイオード）３およびＰＤ（フォトダイオード）５を光導光路に光学的に接続した光コネクタを用いることもできる。
【００２０】
図３は、本発明の実施の形態に係る光伝送装置１の回路ブロック図を示す。光伝送装置１は、送信側ＬＳＩ８Ａと、送信回路２と、ＬＤ（レーザーダイオード）３と、光伝送路４と、ＰＤ（フォトダイオード）５と、受光回路６と、および受信側ＬＳＩ８Ｂとを１単位として構成されており、送信側ＬＳＩ８Ａは、受信側ＬＳＩ８Ｂと配線部５１を介して電気的に接続される。
【００２１】
送信回路２は、送信側ＬＳＩ８Ａから送信データに応じた信号を入力する入力回路２１と、入力された信号に誤り訂正符号を付加するＥＣＣエンコーダ２２と、誤り訂正符号を付加した信号を光信号に乗せて出射するタイミングを調整するタイミング調整回路２３と、ＬＤ（レーザーダイオード）３に供給するバイアス電流を制御するバイアス電流制御回路２４と、誤り訂正符号を付加した送信信号に基づいて変調電流を発生させる変調電流制御回路２５とを有する。入力された信号に付加する誤り訂正符号は、ＣＲＣ符号等を用いる。バイアス電流制御回路２４および変調電流制御回路２５はレーザー駆動回路を構成している。
【００２２】
受光回路６は、ＰＤ（フォトダイオード）５で受光した光信号の出力振幅に基づく電気信号を増幅するＡＭＰ（増幅器）６１と、ＡＭＰ（増幅器）６１で増幅した受信信号からＰＤ（フォトダイオード）５で受光した光の強度をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器６２と、ＡＭＰ（増幅器）６１に接続され、ＥＣＣエンコーダ２２で付加した誤り訂正符号を用いて受信信号の誤りを訂正するＥＣＣデコーダ６３と、ＥＣＣデコーダ６３に接続され、ＥＣＣデコーダ６３の誤り訂正頻度からエラー発生率を計算する訂正頻度計算回路６４と、ＥＣＣデコーダ６３を介して受信データを受信側ＬＳＩ８Ｂに出力するＩ／Ｆ回路６５と、Ａ／Ｄ変換器６２と訂正頻度計算回路６４に接続される伝送信頼性判定回路（制御部）６６とを有する。
【００２３】
伝送信頼性判定回路６６は、Ａ／Ｄ変換器６２で変換した光の強度からＰＤ（フォトダイオード）５の受光量を求めると共に、求めた受光量と訂正頻度計算回路６４で計算したエラー発生率から伝送状態を区別し、伝送状態にしたがって、送信側ＬＳＩ８Ａを介して送信回路２内のタイミング調整回路２３、バイアス電流制御回路２４、および変調電流制御回路２５等を制御して常に最適な伝送状態を維持し、伝送状態が悪化して最適な伝送状態にならないときは、警告を発してその原因を表示する。また、極めて悪い伝送状態が長く継続するときは、送信側ＬＳＩ８Ａを介して送信回路２の光信号の出射を停止させる。
【００２４】
図４（ａ）は、ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量と受信信号のエラー発生率により伝送状態を区別した図である。エラー発生率が、許容上限値Ａより低い状態であって、ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が受光量の許容領域の下限である設定値Ｌ１未満にある場合を伝送状態１、ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が設定値Ｌ１から受光量の許容領域の上限であるＬ２内の許容領域内にある場合を伝送状態２、ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が設定値Ｌ２を超える場合を伝送状態３とする。
【００２５】
エラー発生率が、許容上限値Ａを超える状態であって、ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が受光量の設定値Ｌ１未満にある場合を伝送状態４、ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が設定値Ｌ１から受光量の許容領域の上限であるＬ２内の許容領域内にある場合を伝送状態５、ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が設定値Ｌ２を超える場合を伝送状態６とする。エラー発生率の許容上限値Ａは、画像、音声等の伝送データの種類によって必要とされる品質および規格により値が異なる。
【００２６】
ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量の許容領域が設定値Ｌ１から設定値Ｌ２内で、エラー発生率が許容上限値Ａより低い状態にある伝送状態２は、伝送信頼性許容領域であり、受信状態が常に伝送状態２になるよう送信側ＬＳＩ８Ａを介して送信回路２のタイミング調整回路２３、バイアス電流制御回路２４および変調電流制御回路２５を制御する。
【００２７】
図４（ｂ）は、（ａ）の伝送状態で送信側に送る制御情報を示す表である。
伝送状態１では、エラー発生率が、エラー発生率の許容上限値Ａより低い状態であるが、ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が設定値Ｌ１より低いので、ＬＤ（レーザーダイオード）３の発光量が増加するよう送信側ＬＳＩ８Ａを介してバイアス電流制御回路２４および変調電流制御回路２５へ制御情報を送る。ＬＤ（レーザーダイオード）３の発光量を増加させるためには、初めに、バイアス電流制御回路２４のバイアス電流を増加させてバイアス電流を設定し、次に変調電流制御回路２５の変調電流を増やすと発光遅延が無く、光信号の波形を安定化させることができる。
【００２８】
伝送状態３では、エラー発生率が、エラー発生率の許容上限値Ａより低い状態にあるが、ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が設定値Ｌ２より高いので、ＬＤ（レーザーダイオード）３の発光量が減少するよう送信側ＬＳＩ８Ａを介してバイアス電流制御回路２４および変調電流制御回路２５へ制御情報を送る。ＬＤ（レーザーダイオード）３の発光量を減少させるためには、初めに、変調電流制御回路２５の変調電流を減らし、次にバイアス電流制御回路２４のバイアス電流を減少させると発光遅延が無く、光信号の波形を安定化させることができる。
【００２９】
伝送状態４では、ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が設定値Ｌ１より低いので、伝送状態１と同様に、ＬＤ（レーザーダイオード）３の発光量が増加するよう送信側ＬＳＩ８Ａを介してバイアス電流制御回路２４および変調電流制御回路２５へ制御情報を送る。初めにバイアス電流制御回路２４のバイアス電流、次に変調電流制御回路２５の変調電流を増やす。エラー発生率が、許容上限値Ａより高いので、ＬＥＤの点燈、点滅等で警告を表示する。エラー発生率が高い要因は、ＬＤ（レーザーダイオード）３、または光伝送路４の導光路不良と考えられる。また、光伝送路４に光コネクタを用いていれば、光コネクタ不良と考えられる。
【００３０】
伝送状態５では、ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が許容領域Ｌ１からＬ２で十分であるが、エラー発生率が、許容上限値Ａより高い状態であるので、ＬＳＩ８Ａを介してタイミング調整回路２３へ光信号を出射するタイミングを調整するよう制御情報を送り、ＬＥＤの点燈、点滅等で警告を表示する。エラー発生率が高い要因は、ノイズ等の外乱と考えられる。
【００３１】
伝送状態６では、ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が設定値Ｌ２より高いので、伝送状態３と同様に、ＬＤ（レーザーダイオード）３の発光量が減少するよう送信側ＬＳＩ８Ａを介してバイアス電流制御回路２４、および変調電流制御回路２５へ制御情報を送り、初めに変調電流制御回路２５の変調電流、次にバイアス電流制御回路２４のバイアス電流を減らす。更に、バイアス電流制御回路２４のバイアス特性の良いところにあわせて変調電流制御回路２５を再調整するモジュレーションを行わせるよう送信側ＬＳＩ８Ａを介してバイアス電流制御回路２４、および変調電流制御回路２５へ制御情報を送る。エラー発生率が、許容上限値Ａより高いので、ＬＥＤの点燈、点滅等で警告を表示する。エラー発生率が高い要因は、ＡＭＰ（増幅器）６１で常に光を受信しているため正常な動作が出来ないと考えられる。
【００３２】
図５は、伝送信頼性判定回路６６の処理を示すフローチャートである。初めに、警告カウンタに「０」を設定し（ステップ１００）、Ａ／Ｄ変換器６２からＰＤ（フォトダイオード）５で受光した光の強度、および訂正頻度計算回路６４から受信信号のエラー発生率を求め（ステップ１０１）、ＰＤ（フォトダイオード）５で受光した光の強度と受光時間を掛けてＰＤ（フォトダイオード）５の受光量を計算する（ステップ１０２）。
【００３３】
エラー発生率が、エラー発生率の許容上限値Ａより小さい場合は（ステップ１０３）、警告カウンタに「０」を設定し（ステップ１０４）、警告を解除する（ステップ１０５）。
【００３４】
次に、ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が設定値Ｌ１より低い場合は（ステップ１０６）、図４の伝送状態１にあるので、ＬＤ（レーザーダイオード）３の発光量が増加するよう送信側ＬＳＩ８Ａを介してバイアス電流制御回路２４および変調電流制御回路２５へ制御情報を送り（ステップ１０７）、ステップ１０１に戻る。
【００３５】
ステップ１０６でＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が設定値Ｌ１より大きく、設定値Ｌ２より小さければ（ステップ１０８）、図４の伝送状態２の伝送信頼性許容領域内にあるので、何もしないでステップ１０１に戻る。
【００３６】
ステップ１０８でＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が設定値Ｌ２より大きければ、図４の伝送状態３にあるので、ＬＤ（レーザーダイオード）３の発光量が減少するよう送信側ＬＳＩ８Ａを介して変調電流制御回路２５およびバイアス電流制御回路２４へ制御情報を送り（ステップ１０９）、ステップ１０１に戻る。
【００３７】
ステップ１０３でエラー発生率が、エラー発生率の許容上限値Ａより大きい場合は、初めに、警告カウンタに１を加算し（ステップ１１０）、警告カウンタが所定値Ｂ以上になれば（ステップ１１１）、警告を表示してから（ステップ１１２）、次のステップ１１３へ行く。
【００３８】
警告カウンタが所定値Ｂ未満で（ステップ１１１）、ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が設定値Ｌ１より低い場合は（ステップ１１３）、図４の伝送状態４にあるので、ＬＤ（レーザーダイオード）３の発光量が増加するよう送信側ＬＳＩ８Ａを介してバイアス電流制御回路２４および変調電流制御回路２５へ制御情報を送り（ステップ１１４）、ステップ１０１に戻る。
【００３９】
ステップ１１３でＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が設定値Ｌ１より大きく、設定値Ｌ２より小さければ（ステップ１１５）、図４の伝送状態５にあるので、ＬＤ（レーザーダイオード）３の出射タイミングを調整するよう送信側ＬＳＩ８Ａを介してタイミング調整回路２３へ制御情報を送り（ステップ１１６）、ステップ１０１に戻る。
【００４０】
ステップ１１５でＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が設定値Ｌ２を超えていれば、図４の伝送状態６にあるので、ＬＤ（レーザーダイオード）３の発光量が減少するよう送信側ＬＳＩ８Ａを介して変調電流制御回路２５およびバイアス電流制御回路２４へ制御情報を送り（ステップ１１７）、モジュレーションを調整し（ステップ１１８）、ステップ１０１に戻る。
【００４１】
尚、ステップ１１２では警告の種別を区別していないが、図４の（ｂ）の警告内容の要因別に警告ランプを設け、エラー発生率が高くなった要因を区別して表示することもできる。
また、エラー発生率が高く、エラー発生率の許容上限値Ａを超えて重大なエラーが継続するような場合、送信側ＬＳＩ８Ａを介してレーザー駆動装置２を停止させる制御情報を送り、光信号の送信を中止させることもできる。
【００４２】
以上、伝送信頼性判定回路６６によれば、伝送状態が伝送信頼性許容領域である伝送状態２になければ、受信状態が伝送状態２になるよう送信側ＬＳＩ８Ａを介してタイミング調整回路２３、バイアス電流制御回路２４、および変調電流制御回路２５を自動的に制御するので常に最適な状態で光伝送装置１を稼動させることができる。
【００４３】
受光回路６で、ＰＤ（フォトダイオード）５で受光した光の強度、および受信信号のエラー発生率の２つを測定し、伝送信頼性判定回路６６で、Ａ／Ｄ変換器６２からＰＤ（フォトダイオード）５で受光した光の強度、および訂正頻度計算回路６４から信号のエラー発生率の２つを入力して伝送状態を判定しているので、伝送状態が悪化したとき、その原因を特定することができるため、送信側のＬＤ（レーザーダイオード）３の送信回路２に対して最適な制御を行うことができる。
【００４４】
エラー発生率が許容上限値Ａより高い状態が継続して続き改善されない場合、要因別に警告ランプを設けて原因となる機器を表示できるのでメンテナンスを容易に行える。
【００４５】
尚、実施例では受信信号のエラー発生率にＰＤ（フォトダイオード）５で受光した光の強度を加えた２つの伝送測定値を用いているが、他の伝送測定値を加えて３つ以上の伝送特性値を用いてもよいし、受信信号のエラー発生率と他の伝送測定値を組み合わせてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光伝送装置によると、演算部で誤り訂正符号によって検出された受光素子で受信された信号のエラー発生率と、検出部で検出された受光量とに基づいて駆動回路の発光制御を行うようにしたので、伝送特性が低下したときに原因を特定することができるためメンテナンスがし易く、信頼性の高い光伝送を長時間維持することができる光伝送装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る光伝送装置の斜視図
【図２】光伝送路の斜視図
【図３】本発明の実施の形態に係る光伝送装置の回路ブロック図
【図４】（ａ）ＰＤの受光量と受信信号のエラー発生率により伝送状態を区別した図
（ｂ）（ａ）の伝送状態で送信側に送る制御情報を示す表
【図５】伝送信頼性判定回路の処理を示すフローチャート
【符号の説明】
１………光伝送装置
２………送信回路
３………ＬＤ（レーザーダイオード）
４………光伝送路
５………ＰＤ（フォトダイオード）
６………受光回路
８………ＬＳＩ
８Ａ………ＬＳＩ
８Ｂ………ＬＳＩ
９………電気信号入出力部
１０………回路基板
２１………入力回路
２２………ＥＣＣエンコーダ
２３………タイミング調整回路
２４………バイアス電流制御回路
２５………変調電流制御回路
４０………透光性媒体
４０Ａ………側面
４０Ｂ………段差
４０Ｃ………段差
４０Ｄ………段差
４１………反射型光拡散部
４２………４５度面
５０………基板
５１………配線部
６１………増幅器
６２………Ａ／Ｄ変換器
６３………ＥＣＣデコーダ
６４………訂正頻度計算回路
６５………Ｉ／Ｆ回路
６６………伝送信頼性判定回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボード間やチップ間等のデータ速度の高速化や電磁ノイズの低減等を目的として、光によってデータ伝送を行う光伝送装置に関し、特にメンテナンスし易く、高い信頼性を維持することができる光伝送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザー光等の光源を用いたデータ伝送を長時間行うと、光源の温度が上昇してタイムラグが発生したり、発光効率が落ちたり、また周囲からの電磁ノイズ等によって伝送エラーが発生したりし易いので、光を用いたデータ伝送で信頼性の高い通信を長時間維持することは難しかった。
【０００３】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−３２１８０５号公報
【０００５】
特許文献１では、特許文献１の図１５に示される伝送特性測定部１０５において伝送特性を測定し、それが最良になるように波長可変光源１０６における信号光波長の制御、プリチャーピング量の制御（１１４）、分散補償量の制御、及び／又は光パワーの制御を行ない、光出力波形の振幅、上下対称性、消光比を同時に安定化させている。
【０００６】
伝送特性測定部１０５として、特許文献１の図４に示される伝送特性測定部５３は、掃引制御中の受光部４８における伝送特性から伝送特性が最良となる発光波長を決定し、その値になるように、駆動回路４９に制御情報を伝送すると共に、その発光波長に対応した通過波長特性となるように、波長可変フィルタ４５，５０に制御情報を加える。
【０００７】
特許文献１の図８に示される伝送特性測定部７４は、受光部７３ａ，７３ｂに対して設け、システム立上時や運用中に於いて伝送特性を測定し、伝送特性が最良となるように、波長可変光源６４の発光波長を設定し、且つ波長可変フィルタ７１の通過波長特性を設定する。
【０００８】
また、特許文献１の図９に示される伝送特性測定部９４は、前述の実施例と同様に、受光部９３ａ，９３ｂの何れか一方の出力信号を用いて光送信部８１と光受信部８２との間の伝送特性を測定し、伝送特性の最良点の発光波長となるように、波長可変光源８４を制御し、且つ波長可変フィルタ９２ａ，９２ｂの波長通過特性を制御する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光伝送システムの伝送特性測定部５３，７４，９４、１０５は、一つの信号の伝送特性値しかチェックしていないので、伝送特性が低下したとき、伝送特性が低下した原因を速やかに特定することが難しい。そのため、伝送特性が低下したとき、原因となる機器を特定して調整や修理等のメンテナンスを行うのに時間がかかり、光伝送システムを最適な状態で長時間運用することが難しいという問題がある。
【００１０】
従って、本発明の目的は、伝送特性が低下したときに原因を特定することができるためメンテナンスがし易く、信頼性の高い光伝送を長時間維持することができる光伝送装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、入力信号に誤り訂正符号を付加する誤り訂正符号付加手段と、発光素子を駆動して前記入力信号を光信号として出射する駆動回路と、前記光信号を伝送する光伝送路と、前記光伝送路を介して伝送された前記光信号を受光する受光素子と、前記受光素子が受光した前記光信号の受光量を検出する検出部と、前記受光素子が受信した前記光信号中の前記誤り訂正符号の誤りを検出してエラー発生率を演算する演算部と、前記受光量および前記エラー発生率の組合せに基づいて前記駆動回路の発光制御を行う制御部とを備え、前記制御部は、前記エラー発生率が予め定められた許容上限値よりも小さく、かつ前記受光量が受光量の許容領域として予め定められた設定範囲の下限設定値よりも小さいとき、前記発光素子の発光量が増加するよう前記駆動回路の発光制御を行い、前記エラー発生率が前記許容上限値よりも小さく、かつ前記受光量が予め定められた設定範囲の上限設定値よりも大きいとき、前記発光素子の発光量が減少するよう前記駆動回路の発光制御を行い、前記エラー発生率が前記許容上限値よりも大きく、かつ前記受光量が前記下限設定値よりも小さいとき、前記発光素子の発光量が増加するよう前記駆動回路の発光制御を行い、前記エラー発生率が前記許容上限値よりも大きく、かつ前記受光量が前記予め定められた設定範囲内にあるとき、前記発光素子の出射タイミングを調整するようタイミング調整回路へ制御情報を送り、前記エラー発生率が前記許容上限値よりも大きく、かつ前記受光量が前記上限設定値よりも大きいとき、前記発光素子の発光量が減少するよう前記駆動回路の発光制御を行うとともに、前記駆動回路を再調整するモジュレーションを行わせるよう前記駆動回路へ制御情報を送ることを特徴とする光伝送装置を提供する。
【００１２】
このような構成によれば、光伝送路を介して受光された光信号の受光量および、エラー発生率の２つの要素を検出し、検出した受光量および、エラー発生率に基づいて伝送状態が悪化した原因を特定し、原因に応じて駆動回路の発光制御を行うことができるので、信頼性の高い伝送品質を維持することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光伝送装置１を示す。この光伝送装置１は、送信回路２および受光回路６を有する複数（同図においては２枚）の回路基板１０と、回路基板１０を搭載する基板５０と、平板状に形成されて回路基板１０を光学的に接続する複数の光伝送路（同図においては２枚）４とから構成されている。同図においては紙面奥側の回路基板１０をマスター。紙面手前側の回路基板１０をスレーブとしており、マスターとスレーブとが相互に光信号を送受信できるようになっている。なお、光伝送路４は複数のスレーブからひとつのマスターに光信号を伝送する合波型、あるいはひとつのマスターから複数のスレーブに光信号を伝送する分岐型であってもよい。
【００１６】
回路基板１０は、光伝送路４に光信号を出射する発光素子であるＬＤ（レーザーダイオード）３と、光伝送路４から入射する光信号を受光する受光素子であるＰＤ（フォトダイオード）５と、送信回路２、ＬＤ（レーザーダイオード）３、ＰＤ（フォトダイオード）５、および受光回路６を制御するＬＳＩ（Large-scale integration）８（８Ａおよび８Ｂ）と、回路基板１０と基板５０とを電気的に接続する電気信号入出力部９とを有する。なお、同図においてはマスター側のＬＳＩを８Ａ、スレーブ側のＬＳＩを８Ｂとしている。
【００１７】
基板５０は、回路基板１０の電気信号入出力部９を電気的に接続するプリント配線パターンで形成された配線部５１を有する。配線部５１は、回路基板１０のＰＤ（フォトダイオード）５に入射した光信号に基づく後述する制御信号を発光源であるＬＤ（レーザーダイオード）３を有する回路基板１０のＬＳＩ８Ａに伝送する。また、図示されない構成として、複数の光伝送路４を予め定められた位置に位置決めして固定するとともに、電気信号入出力部９を配線部５１に接続することによって回路基板１０と複数の光伝送路４とを所定の位置関係に配置するようになっている。
【００１８】
図２は、光伝送路４を示す。光伝送路４は、側面４０Ａに階段状の段差４０Ｂ、４０Ｃ、および４０Ｄが形成された直方体形状の透光性媒体４０と、透光性媒体４０の一方の端面に形成される反射型光拡散部４１と、段差４０Ｂ、４０Ｃ、および４０Ｄの端部に設けられる４５度面４２とを有し、段差４０Ｂ、４０Ｃ、および４０Ｄの上面はＬＤ（レーザーダイオード）３およびＰＤ（フォトダイオード）５と光学的に結合して光信号の入射面および出射面として機能するようになっている平板状の導光路である。
【００１９】
また、光伝送路４として、光透過性樹脂等によって形成される透過型あるいは反射型の光導光路と、光導光路に光学的に接続される複数の光ファイバと、複数の光ファイバを介して回路基板１０のＬＤ（レーザーダイオード）３およびＰＤ（フォトダイオード）５を光導光路に光学的に接続した光コネクタを用いることもできる。
【００２０】
図３は、本発明の実施の形態に係る光伝送装置１の回路ブロック図を示す。光伝送装置１は、送信側ＬＳＩ８Ａと、送信回路２と、ＬＤ（レーザーダイオード）３と、光伝送路４と、ＰＤ（フォトダイオード）５と、受光回路６と、および受信側ＬＳＩ８Ｂとを１単位として構成されており、送信側ＬＳＩ８Ａは、受信側ＬＳＩ８Ｂと配線部５１を介して電気的に接続される。
【００２１】
送信回路２は、送信側ＬＳＩ８Ａから送信データに応じた信号を入力する入力回路２１と、入力された信号に誤り訂正符号を付加するＥＣＣエンコーダ２２と、誤り訂正符号を付加した信号を光信号に乗せて出射するタイミングを調整するタイミング調整回路２３と、ＬＤ（レーザーダイオード）３に供給するバイアス電流を制御するバイアス電流制御回路２４と、誤り訂正符号を付加した送信信号に基づいて変調電流を発生させる変調電流制御回路２５とを有する。入力された信号に付加する誤り訂正符号は、ＣＲＣ符号等を用いる。バイアス電流制御回路２４および変調電流制御回路２５はレーザー駆動回路を構成している。
【００２２】
受光回路６は、ＰＤ（フォトダイオード）５で受光した光信号の出力振幅に基づく電気信号を増幅するＡＭＰ（増幅器）６１と、ＡＭＰ（増幅器）６１で増幅した受信信号からＰＤ（フォトダイオード）５で受光した光の強度をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器６２と、ＡＭＰ（増幅器）６１に接続され、ＥＣＣエンコーダ２２で付加した誤り訂正符号を用いて受信信号の誤りを訂正するＥＣＣデコーダ６３と、ＥＣＣデコーダ６３に接続され、ＥＣＣデコーダ６３の誤り訂正頻度からエラー発生率を計算する訂正頻度計算回路６４と、ＥＣＣデコーダ６３を介して受信データを受信側ＬＳＩ８Ｂに出力するＩ／Ｆ回路６５と、Ａ／Ｄ変換器６２と訂正頻度計算回路６４に接続される伝送信頼性判定回路（制御部）６６とを有する。
【００２３】
伝送信頼性判定回路６６は、Ａ／Ｄ変換器６２で変換した光の強度からＰＤ（フォトダイオード）５の受光量を求めると共に、求めた受光量と訂正頻度計算回路６４で計算したエラー発生率から伝送状態を区別し、伝送状態にしたがって、送信側ＬＳＩ８Ａを介して送信回路２内のタイミング調整回路２３、バイアス電流制御回路２４、および変調電流制御回路２５等を制御して常に最適な伝送状態を維持し、伝送状態が悪化して最適な伝送状態にならないときは、警告を発してその原因を表示する。また、極めて悪い伝送状態が長く継続するときは、送信側ＬＳＩ８Ａを介して送信回路２の光信号の出射を停止させる。
【００２４】
図４（ａ）は、ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量と受信信号のエラー発生率により伝送状態を区別した図である。エラー発生率が、許容上限値Ａより低い状態であって、ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が受光量の許容領域の下限である設定値Ｌ１未満にある場合を伝送状態１、ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が設定値Ｌ１から受光量の許容領域の上限であるＬ２内の許容領域内にある場合を伝送状態２、ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が設定値Ｌ２を超える場合を伝送状態３とする。
【００２５】
エラー発生率が、許容上限値Ａを超える状態であって、ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が受光量の設定値Ｌ１未満にある場合を伝送状態４、ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が設定値Ｌ１から受光量の許容領域の上限であるＬ２内の許容領域内にある場合を伝送状態５、ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が設定値Ｌ２を超える場合を伝送状態６とする。エラー発生率の許容上限値Ａは、画像、音声等の伝送データの種類によって必要とされる品質および規格により値が異なる。
【００２６】
ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量の許容領域が設定値Ｌ１から設定値Ｌ２内で、エラー発生率が許容上限値Ａより低い状態にある伝送状態２は、伝送信頼性許容領域であり、受信状態が常に伝送状態２になるよう送信側ＬＳＩ８Ａを介して送信回路２のタイミング調整回路２３、バイアス電流制御回路２４および変調電流制御回路２５を制御する。
【００２７】
図４（ｂ）は、（ａ）の伝送状態で送信側に送る制御情報を示す表である。
伝送状態１では、エラー発生率が、エラー発生率の許容上限値Ａより低い状態であるが、ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が設定値Ｌ１より低いので、ＬＤ（レーザーダイオード）３の発光量が増加するよう送信側ＬＳＩ８Ａを介してバイアス電流制御回路２４および変調電流制御回路２５へ制御情報を送る。ＬＤ（レーザーダイオード）３の発光量を増加させるためには、初めに、バイアス電流制御回路２４のバイアス電流を増加させてバイアス電流を設定し、次に変調電流制御回路２５の変調電流を増やすと発光遅延が無く、光信号の波形を安定化させることができる。
【００２８】
伝送状態３では、エラー発生率が、エラー発生率の許容上限値Ａより低い状態にあるが、ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が設定値Ｌ２より高いので、ＬＤ（レーザーダイオード）３の発光量が減少するよう送信側ＬＳＩ８Ａを介してバイアス電流制御回路２４および変調電流制御回路２５へ制御情報を送る。ＬＤ（レーザーダイオード）３の発光量を減少させるためには、初めに、変調電流制御回路２５の変調電流を減らし、次にバイアス電流制御回路２４のバイアス電流を減少させると発光遅延が無く、光信号の波形を安定化させることができる。
【００２９】
伝送状態４では、ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が設定値Ｌ１より低いので、伝送状態１と同様に、ＬＤ（レーザーダイオード）３の発光量が増加するよう送信側ＬＳＩ８Ａを介してバイアス電流制御回路２４および変調電流制御回路２５へ制御情報を送る。初めにバイアス電流制御回路２４のバイアス電流、次に変調電流制御回路２５の変調電流を増やす。エラー発生率が、許容上限値Ａより高いので、ＬＥＤの点燈、点滅等で警告を表示する。エラー発生率が高い要因は、ＬＤ（レーザーダイオード）３、または光伝送路４の導光路不良と考えられる。また、光伝送路４に光コネクタを用いていれば、光コネクタ不良と考えられる。
【００３０】
伝送状態５では、ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が許容領域Ｌ１からＬ２で十分であるが、エラー発生率が、許容上限値Ａより高い状態であるので、ＬＳＩ８Ａを介してタイミング調整回路２３へ光信号を出射するタイミングを調整するよう制御情報を送り、ＬＥＤの点燈、点滅等で警告を表示する。エラー発生率が高い要因は、ノイズ等の外乱と考えられる。
【００３１】
伝送状態６では、ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が設定値Ｌ２より高いので、伝送状態３と同様に、ＬＤ（レーザーダイオード）３の発光量が減少するよう送信側ＬＳＩ８Ａを介してバイアス電流制御回路２４、および変調電流制御回路２５へ制御情報を送り、初めに変調電流制御回路２５の変調電流、次にバイアス電流制御回路２４のバイアス電流を減らす。更に、バイアス電流制御回路２４のバイアス特性の良いところにあわせて変調電流制御回路２５を再調整するモジュレーションを行わせるよう送信側ＬＳＩ８Ａを介してバイアス電流制御回路２４、および変調電流制御回路２５へ制御情報を送る。エラー発生率が、許容上限値Ａより高いので、ＬＥＤの点燈、点滅等で警告を表示する。エラー発生率が高い要因は、ＡＭＰ（増幅器）６１で常に光を受信しているため正常な動作が出来ないと考えられる。
【００３２】
図５は、伝送信頼性判定回路６６の処理を示すフローチャートである。初めに、警告カウンタに「０」を設定し（ステップ１００）、Ａ／Ｄ変換器６２からＰＤ（フォトダイオード）５で受光した光の強度、および訂正頻度計算回路６４から受信信号のエラー発生率を求め（ステップ１０１）、ＰＤ（フォトダイオード）５で受光した光の強度と受光時間を掛けてＰＤ（フォトダイオード）５の受光量を計算する（ステップ１０２）。
【００３３】
エラー発生率が、エラー発生率の許容上限値Ａより小さい場合は（ステップ１０３）、警告カウンタに「０」を設定し（ステップ１０４）、警告を解除する（ステップ１０５）。
【００３４】
次に、ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が設定値Ｌ１より低い場合は（ステップ１０６）、図４の伝送状態１にあるので、ＬＤ（レーザーダイオード）３の発光量が増加するよう送信側ＬＳＩ８Ａを介してバイアス電流制御回路２４および変調電流制御回路２５へ制御情報を送り（ステップ１０７）、ステップ１０１に戻る。
【００３５】
ステップ１０６でＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が設定値Ｌ１より大きく、設定値Ｌ２より小さければ（ステップ１０８）、図４の伝送状態２の伝送信頼性許容領域内にあるので、何もしないでステップ１０１に戻る。
【００３６】
ステップ１０８でＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が設定値Ｌ２より大きければ、図４の伝送状態３にあるので、ＬＤ（レーザーダイオード）３の発光量が減少するよう送信側ＬＳＩ８Ａを介して変調電流制御回路２５およびバイアス電流制御回路２４へ制御情報を送り（ステップ１０９）、ステップ１０１に戻る。
【００３７】
ステップ１０３でエラー発生率が、エラー発生率の許容上限値Ａより大きい場合は、初めに、警告カウンタに１を加算し（ステップ１１０）、警告カウンタが所定値Ｂ以上になれば（ステップ１１１）、警告を表示してから（ステップ１１２）、次のステップ１１３へ行く。
【００３８】
警告カウンタが所定値Ｂ未満で（ステップ１１１）、ＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が設定値Ｌ１より低い場合は（ステップ１１３）、図４の伝送状態４にあるので、ＬＤ（レーザーダイオード）３の発光量が増加するよう送信側ＬＳＩ８Ａを介してバイアス電流制御回路２４および変調電流制御回路２５へ制御情報を送り（ステップ１１４）、ステップ１０１に戻る。
【００３９】
ステップ１１３でＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が設定値Ｌ１より大きく、設定値Ｌ２より小さければ（ステップ１１５）、図４の伝送状態５にあるので、ＬＤ（レーザーダイオード）３の出射タイミングを調整するよう送信側ＬＳＩ８Ａを介してタイミング調整回路２３へ制御情報を送り（ステップ１１６）、ステップ１０１に戻る。
【００４０】
ステップ１１５でＰＤ（フォトダイオード）５の受光量が設定値Ｌ２を超えていれば、図４の伝送状態６にあるので、ＬＤ（レーザーダイオード）３の発光量が減少するよう送信側ＬＳＩ８Ａを介して変調電流制御回路２５およびバイアス電流制御回路２４へ制御情報を送り（ステップ１１７）、モジュレーションを調整し（ステップ１１８）、ステップ１０１に戻る。
【００４１】
尚、ステップ１１２では警告の種別を区別していないが、図４の（ｂ）の警告内容の要因別に警告ランプを設け、エラー発生率が高くなった要因を区別して表示することもできる。
また、エラー発生率が高く、エラー発生率の許容上限値Ａを超えて重大なエラーが継続するような場合、送信側ＬＳＩ８Ａを介してレーザー駆動装置２を停止させる制御情報を送り、光信号の送信を中止させることもできる。
【００４２】
以上、伝送信頼性判定回路６６によれば、伝送状態が伝送信頼性許容領域である伝送状態２になければ、受信状態が伝送状態２になるよう送信側ＬＳＩ８Ａを介してタイミング調整回路２３、バイアス電流制御回路２４、および変調電流制御回路２５を自動的に制御するので常に最適な状態で光伝送装置１を稼動させることができる。
【００４３】
受光回路６で、ＰＤ（フォトダイオード）５で受光した光の強度、および受信信号のエラー発生率の２つを測定し、伝送信頼性判定回路６６で、Ａ／Ｄ変換器６２からＰＤ（フォトダイオード）５で受光した光の強度、および訂正頻度計算回路６４から信号のエラー発生率の２つを入力して伝送状態を判定しているので、伝送状態が悪化したとき、その原因を特定することができるため、送信側のＬＤ（レーザーダイオード）３の送信回路２に対して最適な制御を行うことができる。
【００４４】
エラー発生率が許容上限値Ａより高い状態が継続して続き改善されない場合、要因別に警告ランプを設けて原因となる機器を表示できるのでメンテナンスを容易に行える。
【００４５】
尚、実施例では受信信号のエラー発生率にＰＤ（フォトダイオード）５で受光した光の強度を加えた２つの伝送測定値を用いているが、他の伝送測定値を加えて３つ以上の伝送特性値を用いてもよいし、受信信号のエラー発生率と他の伝送測定値を組み合わせてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光伝送装置によると、演算部で誤り訂正符号によって検出された受光素子で受信された信号のエラー発生率と、検出部で検出された受光量とに基づいて駆動回路の発光制御を行うようにしたので、伝送特性が低下したときに原因を特定することができるためメンテナンスがし易く、信頼性の高い光伝送を長時間維持することができる光伝送装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る光伝送装置の斜視図
【図２】光伝送路の斜視図
【図３】本発明の実施の形態に係る光伝送装置の回路ブロック図
【図４】（ａ）ＰＤの受光量と受信信号のエラー発生率により伝送状態を区別した図
（ｂ）（ａ）の伝送状態で送信側に送る制御情報を示す表
【図５】伝送信頼性判定回路の処理を示すフローチャート
【符号の説明】
１………光伝送装置
２………送信回路
３………ＬＤ（レーザーダイオード）
４………光伝送路
５………ＰＤ（フォトダイオード）
６………受光回路
８………ＬＳＩ
８Ａ………ＬＳＩ
８Ｂ………ＬＳＩ
９………電気信号入出力部
１０………回路基板
２１………入力回路
２２………ＥＣＣエンコーダ
２３………タイミング調整回路
２４………バイアス電流制御回路
２５………変調電流制御回路
４０………透光性媒体
４０Ａ………側面
４０Ｂ………段差
４０Ｃ………段差
４０Ｄ………段差
４１………反射型光拡散部
４２………４５度面
５０………基板
５１………配線部
６１………増幅器
６２………Ａ／Ｄ変換器
６３………ＥＣＣデコーダ
６４………訂正頻度計算回路
６５………Ｉ／Ｆ回路
６６………伝送信頼性判定回路
Claims (2)
- 入力信号に誤り訂正符号を付加する誤り訂正符号付加手段と、
発光素子を駆動して前記入力信号を光信号として出射する駆動回路と、
前記光信号を伝送する光伝送路と、
前記光伝送路を介して伝送された前記光信号を受光する受光素子と、
前記受光素子が受光した前記光信号の受光量を検出する検出部と、
前記受光素子が受信した前記光信号中の前記誤り訂正符号の誤りを検出してエラー発生率を演算する演算部と、
前記受光量および前記エラー発生率の組合せに基づいて前記駆動回路の発光制御を行う制御部とを備え、
前記制御部は、前記エラー発生率が予め定められた許容上限値よりも小さく、かつ前記受光量が受光量の許容領域として予め定められた設定範囲の下限設定値よりも小さいとき、前記発光素子の発光量が増加するよう前記駆動回路の発光制御を行い、
前記エラー発生率が前記許容上限値よりも小さく、かつ前記受光量が予め定められた設定範囲の上限設定値よりも大きいとき、前記発光素子の発光量が減少するよう前記駆動回路の発光制御を行い、
前記エラー発生率が前記許容上限値よりも大きく、かつ前記受光量が前記下限設定値よりも小さいとき、前記発光素子の発光量が増加するよう前記駆動回路の発光制御を行い、
前記エラー発生率が前記許容上限値よりも大きく、かつ前記受光量が前記予め定められた設定範囲内にあるとき、前記発光素子の出射タイミングを調整するようタイミング調整回路へ制御情報を送り、
前記エラー発生率が前記許容上限値よりも大きく、かつ前記受光量が前記上限設定値よりも大きいとき、前記発光素子の発光量が減少するよう前記駆動回路の発光制御を行うとともに、前記駆動回路を再調整するモジュレーションを行わせるよう前記駆動回路へ制御情報を送ることを特徴とする光伝送装置。 - 前記演算部は、誤りを訂正する誤り訂正手段を含む構成の請求項１記載の光伝送装置。
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