JP4677252B2 - 光伝送装置 - Google Patents

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本発明は、光伝送装置に係り、特に光ファイバで結ばれた装置間の光信号伝送において、監視情報の通信制御を改良した光伝送装置に関する。
携帯電話やページャ等に代表される移動体と基地局間の無線通信、すなわち移動体通信において、端末へ向けて電波を送信する、あるいは端末から電波を受信するために、基地局側ではRF信号の増幅器を含む無線信号増幅装置を用いる。しかし、トンネル、地下街、地下鉄の駅・ホーム、ビルの中など、基地局からの電波が届きにくい場所では、無線通信を行うことが出来ない。このような無線通信の不感地対策として、光ファイバケーブルを用いた光変換型無線信号中継増幅装置が用いられている。これは、光ファイバが細径であること、伝送損失が小さいことなどの利点を生かし、無線通信の不感地まで、光回線により無線信号を長距離伝送することを特徴とする装置である。
図7は、一般的な光変換型無線中継増幅装置(光伝送装置)の構成図である。
10は、図示しない基地局(特に基地局のうち無線周波信号を入出力する変復調装置)と接続され、無線信号と光信号との変換を行う親局装置である。
30は、電波の不感地に設置され、移動端末と無線信号を送受信する子局装置である。
1は、基地局から移動端末に向けて送信される下り信号を光伝送するために親局装置10と子局装置30との間を接続する下り光ファイバケーブル(下りファイバ)である。
2は、移動端末から基地局に向けて送信される上り信号を光伝送するために親局装置10と子局装置30との間を接続する上り光ファイバケーブル(りファイバ)である。
図7の動作を説明する。基地局からの下り無線信号はアンテナかケーブルにより、親局装置10に入力される。入力された信号は、その装置がサービス対象としている周波数帯域(例えば800MHz帯)のみを通過させる帯域通過フィルタ(BPF)11を通した後、増幅器12により適当な大きさに増幅され、電気−光変換器(E/O)13によって光信号に変換する。ここでは、光を搬送波として、無線信号(RF信号)により光強度の直接変調を行う、アナログ光変調を用いている。RF信号により変調された光信号は、子局装置30にて光−電気変換器(O/E)31によって元の電気信号の形に変換された後、増幅器32により適当な大きさまで増幅し、帯域通過フィルタ33を通して子局装置30側で備えるアンテナへ出力される。上り信号も同様にして、アンテナからの電気信号を帯域通過フィルタ34を通した後、増幅器35により適当な大きさに増幅し、電気−光変換器(E/O)36により光信号に変換する。親局装置10では光−電気変換器(O/E)14により電気信号に変換した後、増幅器15により適当な大きさまで増幅して、帯域通過フィルタ16を通過させた後、アンテナかケーブルにより基地局に出力する。
このとき、子局装置や光ファイバが正常に機能しているか監視をする必要がある。そのため親局装置10、子局装置30は、CPU18、38をそれぞれ備えて、CPUが各装置の監視制御を一括して行う。監視制御の項目としては各種レベル、温度、電源異常等があり、この監視制御情報をもう一方の装置(相手装置)に伝送する場合、CPU18、38は監視制御状態を通報する送信データを出力し、モデム17、37がこのデータ信号を用いて移動体通信の帯域外の任意のキャリアを変調し、得られた変調信号をE/O駆動電流に直接重畳することによって下りファイバ1、上りファイバ2の中を伝送される。一方、この信号の受信側では、O/E電流から重畳信号を直接取り出し、モデム17,37によって元のデータ信号に復調し、CPU18、38に取りこむことにより相手装置の監視制御状態を認識することができる。このような通信を親子通信と呼ぶ。
上述したような親子通信は公知である(例えば、特許文献1、2参照)。また、光伝送路上の異常と子局装置内部(特にRF回路)の異常とを親局装置にて判別するために、光信号にパイロット信号を重畳し、受光パワーとパイロット信号レベルの両方を検出するものが知られる(例えば、特許文献3参照)。また、入力光レベルが所定値以下になった時にマイコンがリセットされるようにして、光コネクタの脱着により容易にリセットが行える子局装置が知られる(例えば、特許文献4参照)。また、複数の子局を備える構成において、親局と子局の間に中継伝送局を設けて、親局と中継伝送局との間の光伝送を1本化したものが知られる(例えば、特許文献5参照)。
特開2000−151511 特開2004−129219 特開2000−91993 特開2000−354007 特開2000−333240
従来の光伝送装置では、CPUやモデムの故障、若しくはハングアップ後などの復旧がうまくいかない等の異常が発生した場合、相手装置の一切の監視制御が不能になるという問題があった。
そのため、もし相手装置が入力光レベルの低下により通信不良を検出しても、それが光ケーブル回線の伝送区間における異常(コネクタの接続部不良や光ケーブルの切断等)なのか、装置の異常であるのか切り分けもできなかった。
また、自己監視を行い異常があった場合にE/O部の光出力を単にOFFして相手先に異常を通知するような、CPUやモデムを備えないシステムもあるが、このようなシステムにおいても同様に、光ケーブル回線の異常と装置の異常とを区別できなかった。
本発明は、上述した背景からなされたものであり、CPU並びにモデム等の監視制御用の通信手段が動作不能となった場合においても、光ケーブルで接続された相手装置の状態についての情報が得られ、光ケーブル回線の伝送区間の不良かどうかを判別することができる光伝送装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の光伝送装置は、無線信号で変調されたアナログ光信号を、親局と子局との間で上り及び下りの2経路の光ファイバを介して双方向通信するものであって、前記親局及び子局の少なくとも一方の局は、所定周波数のパイロット信号を発振する発振回路と、前記光ファイバを介した他方の局からの状態情報要求信号のポーリングにより、監視制御のための監視情報を出力する第1処理手段と、前記監視情報の信号とパイロット信号を前記無線信号に重畳した信号で光強度変調を行ってアナログ光信号を他方の局に向けて送出する電気−光変換器と、クリア信号が入力されないまま一定時間経過すると前記パイロット信号の前記電気−光変換器による重畳を遮断するタイマスイッチとを備え、前記第1処理手段が、前記一定時間以内に前記クリア信号を前記タイマスイッチに入力するように構成されるとともに、前記親局及び子局の少なくとも他方の局は、一方の局からのアナログ光信号を受光して電気信号に変換する光−電気変換器と、前記光−電気変換器で変換された前記電気信号から前記パイロット信号を分離するフィルタと、 前記フィルタで分離された前記パイロット信号の有無を検知するパイロットレベル検知回路と、前記パイロットレベル検知回路の検知の結果、前記パイロット信号が検知されれば前記一方の局の前記第1処理手段は正常と判断し、前記パイロット信号が検知されなければ前記一方の局の前記第1処理手段は異常と判断する第2処理手段とを備えた、ことを特徴としている。
なお、前記第2処理手段は、定期的、或いは、前記一方の局からの応答がない場合に前記パイロットレベル検知回路から検知結果を取得し、前記第1処理手段の正常/異常を判断することが好ましい。
また、前記他方の局が、前記光−電気変換器の受光レベルを検知する手段を備え、前記第2処理手段は、前記受光レベルが閾値以下であれば前記一方の局から前記他方の局への経路の光ファイバが異常であると判断し、前記受光レベルが閾値より高く且つ前記第1処理手段が正常であれば、前記他方の局から前記一方の局への経路の光ファイバが異常であると判断することが好ましい。
本発明にかかる光伝送装置によれば、子局のCPUやモデム等の故障により通信ができなくなった場合においても、伝送区間の不良ではなく子局の異常であることが親局側で検出できるので、異常に適切に対処することができる。
本発明は、光信号伝送装置間の監視制御信号伝送において、伝送RF信号以外の周波数(低周波信号等)を使用し、その周波数を光ファイバ網を通してレベルを検知することにより監視制御を行うことを特徴とするものである。以下、各実施例を通じて発明を説明するが、実施例同士の組み合わせ、あるいは各実施例と上述の特許文献との組み合わせもまた発明となりうる。
図1は最良の形態における光伝送装置の構成図である。なお従来と同一の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。また、伝送RF信号を扱う主経路(11、12、15、16、32、33、34、35)も従来と同一のものを備えているが、発明の説明に不要なので図示を省略している。
19、41は、発振回路であり、親局装置(以後単に親局と称す)、子局装置(以後子局と称す)にそれぞれ備えられ、モデムに使用する周波数帯及び本来伝送するRF周波数帯以外の周波数のパイロット信号(発振信号)を発振する。周波数は任意であるが、例えば数kHz〜数100KHzの正弦波であり、オペアンプ1個で発振回路を構成できる。
22、42は、タイマスイッチであり、親局10、子局30にそれぞれ備えられて、クリア信号が入力されないまま一定時間経過すると発振回路19、41の信号の重畳をOFFし、それ以外のときはONする。タイマスイッチは、例えばCPUと独立に設けたタイマ回路(ワンショットマルチ)とアナログスイッチにより構成される。
20、39は、発振回路より送出されたパイロット信号以外の周波数を取り除くためのフィルタである。
21、40は、フィルタ20、39により摘出されたパイロット信号レベルを検知するためのパイロットレベル検知回路である。このような装置構成において、子局のCPU38では装置内の異常監視を行っている。
図1の動作を説明する。子局30のCPU38は、親局10から状態情報要求(ポーリング)を受信できるように常に待機している。親局10から自局宛ての状態情報要求があった場合、CPU38はモデム37を通じて監視情報を親局へ送出する。また、親局10から、RFのアッテネータ値を設定するなどの制御情報があった場合には、増幅器33、35にその設定を行う。
発振回路41はCPUの動作に関係無く常に発振しており、タイマスイッチ42は一定時間経過するとOFFとなり、パイロット信号のE/O36への重畳を遮断する。CPU38からのタイマクリア信号がくることでタイマはリセットされる。すなわちウオッチドッグタイマ等と同様に、CPU38が通常実行しているルーチンの中にタイマをリセットするための命令を挿入し、ルーチンが一周する時間よりタイムアウト時間を長く設定すればよい。尚、本装置の構成例では発振回路41の信号をタイマスイッチ42にて遮断してOFFとしているが、時間経過により発振回路そのものの動作を停止するようにしても良い。
E/O36は、パイロット信号のみ通過し他の周波数対してはハイインピーダンスとなるLCフィルタのような結合手段により、パイロット信号を主経路のRF伝送信号に重畳し、光信号に変換する。こうして上りファイバ2中を伝送されたパイロット信号は、受信側の親局10でO/E14により電気信号に変換され、フィルタ20によりパイロット信号として分離され、パイロットレベル検知回路21により検知される。
CPU18は、定期的或いは子局からの応答が無いときに、パイロットレベル検知回路21のレベルを取得し、検知されたレベルを閾値と比較してパイロット信号の有無を判断することで、子局の状態すなわち子局のCPU38が動作しているか、ハングアップしているかを認識する。さらにO/E14の受光レベルも検知している場合、受光レベルが閾値より低ければ上りファイバ2の断線を認識し、閾値より高く且つCPU38が動作していれば、下りファイバ1を含む下り系の異常が推定される。そしてその認識結果に基づく監視制御を行う。
以上は親局が子局の状態を検出する動作についての説明であるが、子局が親局の状態を検出する動作も同様である。ただし、親局、子局両方の異常を検出するのではなく、どちらか一方のみ検出するものも本発明である。
通常は親子通信で子局の状態の監視制御を行うが、本最良の形態によれば、子局のCPU38やモデム37の通信回路が異常となり通常の親子通信ができなくなった場合においても、子局の異常を親局側で検出し、異常に対処するための制御等が可能になる。例えば、遠隔にて電源再投入や予備系への切り替え等の手段により復旧を試みたり、現地へ赴いて子局の保守作業を行ったりする。ただし監視制御は、復旧のためのアクションを伴うものに限らず、上位監視装置への通報や、LEDによるアラーム表示であってもよい。
尚、モデムを搭載しないシステム構成においても、CPUが異常を検出した場合やCPUそのものが故障した場合、E/OをOFFすることなく、親局へ異常を通知することが可能である。
本実施例は、CPUのリセット指示を伝送するため発信回路等を新たに設けた点で、上述の最良の形態と異なる。
図2は、実施例1における光伝送装置の構成図である。
23は、親局に備えられ、発振回路19とは別の周波数を発振する発振回路である。発信回路23は、CPU18から制御により必要なときだけ発振され、その出力はE/O13において主経路のRF伝送信号にパイロット信号とともに重畳される。
43は、子局に備えられ、発振回路23の信号のみ通過させるフィルタである。
44は、フィルタ43により摘出された発振回路23の信号を検知するためのリセット指示検知回路である。
上述の構成により、子局30からのパイロット信号(及びポーリング応答)が途絶えたことを検出した親局10は発信回路23を動作させ、発信回路23の信号を検知したリセット指示検知回路44がCPU38をリセットすることで、ハングアップした状態の子局30を復活させることができる。
なお、発振回路23を常時動作させ、発振回路23の信号の停止をリセット指示としてもよい。また本実施例において、親局の異常を通知するための発振回路19等の構成は必須ではない。
本実施例は、上述の最良の形態における親局の増幅器12、15やBPF11、16、E/O13、36の構成例を詳細に説明するものである。
図3は、実施例2にかかるBPF11及び増幅器12部分(下り系)の構成図である。本実施例は通信事業主の異なる3個の基地局のRF信号をまとめて不感知に中継するために、各事業者の基地局からの下り信号を、事業者毎に用意された可変減衰器によって入力信号を合成前に同レベルに合わせた後、合成を行う。合成した信号は、2つに分配され、前述の増幅器12に相当する増幅器12a、12bでそれぞれ増幅されて、前述のE/O13に相当するE/O13a、13bにそれぞれ入力される。E/O13a、13bには、タイマスイッチ22の出力するパイロット信号も分配されて入力される。E/O13aの出力は例えば4分配されて4台の子局に光伝送され、E/O13bの出力は副親局に光伝送され、副親局にて例えば4分配されて別の4台の子局に光伝送される。
事業者毎に備えられた検波器、アナログ可変減衰器(A-ATT)、デジタル可変減衰器(D-ATT)はCPU18に接続されており、CPU18は、ノートパソコンなどに接続するためのシリアルI/F(インタフェース)を備えている。それによりCPU18は、各事業者の入力レベルを検波器からの入力により把握し、A-ATTまたはD-ATTを自動あるいは外部指令に基づき制御してレベル合わせを行う。また入力レベルは、入力レベル監視I/Fを介して、外部の測定器により確認することもできる。A-ATTは専ら製造時における部品ばらつきの校正用であり、可変抵抗素子であるPINダイオードのバイアス電流をCPUより制御して減衰量を可変するものであるが、D-ATTの可変範囲を拡大するために用いることもできる。
図4は、本実施例2にかかる増幅器15及びBPF16部分(上り系)の構成図である。複数、例えば8台の子局から上り信号は、4台ずつそれぞれO/E14a、14b(O/E14に対応するものであり、図示しない)で光−電気変換及び合成され、図4の構成に入力される。O/E14aから入力されたRF信号は、前述の増幅器14に相当する増幅器14aで増幅され、電力比1:2で分配する分配器(カプラ、ハイブリッド等)、及び電力比1:1で分配する分配器を経て3等分配され、各事業者設備の特性に合わせて(例えば各事業者の通信感度が同等になるように)D-ATT等にてレベル調整されて、各基地局の上り1入力端子に出力される。下り系同様、A-ATT、D-ATTはCPU18に接続されている。
実際には、図4の上り系がもう1つ設けられて、図3の下り系と一緒に1枚の配線基板上に構成される。そして2つ目の上り系がO/E14bの出力信号を同様に処理し、各基地局の上り2入力端子に出力する。各基地局では、2つの上り信号を用いてダイバーシティ受信を行う。なお本実施例では、最良の形態のBPF11、16に対応するものが親局内で不要となったため、特に備えていない。
図5は、本実施例2にかかるE/O13、36の構成図である。増幅器12等からの伝送RF信号はアイソレータを介してレーザダイオード(LD)に印加される。LDを動作させるためのバイアス電流が、コイルL及び抵抗を介してLDに印加される。モデム17等の出力するデータ変調信号やタイマスイッチ22等が出力するパイロット信号は、本実施例に於いては伝送RF信号に比べ低周波なので、コイルLを介して重畳することができる。つまりパイロット信号はLDバイアス回路を介してバイアス電流に重畳される。
これにより本実施例の回路は、伝送RF信号を扱う主経路には一切影響を与えることなく追加可能であり、特に発振回路19等をオペアンプのような安価な部品で構成できる。
本実施例は、特許文献6の光伝送装置に本発明を適用した一例であって、1台の親局10と、親局と接続される2台の光中継局50a、50bと、光中継局と接続される複数台の子局30a〜30hから構成される。なお、従来構成或いは既出の実施例と同一の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
親局10は、実施例2と同等であり、下り信号を2分配しそれぞれ別個のE/O(13a、13b)で光信号に変換し光中継局50a、50bに向けて送信する。そのため、1つのE/O出力を光中継局にて子局総数だけ分配する特許文献6に比べ、光送信パワーが2倍になるので、その分、長距離伝送できる。親局10はまた、光中継局50a、50b及び各子局に対しポーリングを行い、それに対する各局の応答から各局の状態を把握する。
各子局30a〜30hの構成は最良の形態と同等である。ただし親局監視用のフィルタ39、パイロットレベル検知回路40は、全ての子局に必須なわけではない。
図6は、本実施例3にかかる光中継局50aの構成図である。光中継局50aと50bは、同一構成であり、光中継局50bは子局30e〜30hと接続される。光中継局50aは、親局からの下り信号を光スターカプラ51により等分配して子局30a〜30dに出力するとともに、各子局からの上り信号をそれぞれO/E52a〜52dで受けて電気信号に変換し、増幅、合成した後、再びE/O53で光信号に戻して親局に出力する。O/E52a〜52dやE/O53の構成は、O/E14やE/O36と同一でよい。
また、フィルタ54は前述のフィルタ39等に相当し、O/E52a〜52dの出力の一部がそれぞれ入力され、各子局から上り信号に重畳されて伝送されたパイロット信号をそれぞれ分離し,パイロットレベル検知回路55に出力する。パイロットレベル検知回路55は、各パイロット信号のレベルを検知し、CPU58に通知する。
各子局からのパイロット信号は、数kHzと音声周波数並に低いので、O/E52a〜52dからE/O53の間のRF回路中で自然に遮断される。そして、E/O53で改めてパイロット信号が重畳される。ただし親子通信信号も減衰してしまう場合は、特開2000−286802号公報に開示されているように減衰前にO/E52a〜52dから適宜取り出し、別途増幅してE/O54に再注入する。
CPU58は、各パイロット信号のレベルの他、E/O光出力レベル、E/O入力信号レベル、各O/E光入力レベル、電源過電流情報等を監視し、それが異常なときは対応する警報を出力する。警報はシリアル回線、LED表示、リレー接点など各種の手段で出力される。またシリアル回線等を介してCPU58に設定された増幅器利得を増幅器に与える。また、タイマスイッチを定期的にリセットする。
また光中継局50a、50bは、最良の形態における子局30と同等の親子通信機能を有してもよい。その場合、CPU58は、親局から自局宛ての状態問い合わせが来た時に、自局の状態情報と共に各子局からパイロット信号の検知結果を親局に応答してもよい。
最良の形態にかかる光伝送装置の構成図 実施例1にかかる光伝送装置の構成図 実施例2にかかるBPF11及び増幅器12部分の構成図 実施例2にかかる増幅器15及びBPF16部分の構成図 実施例2にかかるE/O13、36の構成図 実施例3にかかる光中継局50aの構成図 従来の光変換型無線中継増幅装置(光伝送装置)の構成図
符号の説明
1…光ファイバ(下り)
2…光ファイバ(上り)
10…親局装置
30…子局装置
11、16、33、34…帯域通過フィルタ(BPF)
12、15、32、35…増幅器
13、36…電気−光変換器(E/O)
14、31…光−電気変換器(O/E)
17、37…モデム
18、38…CPU
19、23、41…発振回路
22、42…タイマスイッチ
21、40…パイロットレベル検知回路



Claims (3)

  1. 無線信号で変調されたアナログ光信号を、親局と子局との間で上り及び下りの2経路の光ファイバを介して双方向通信する光伝送装置において、
    前記親局及び子局の少なくとも一方の局は、
    所定周波数のパイロット信号を発振する発振回路と、
    記光ファイバを介した他方の局からの状態情報要求信号のポーリングにより、監視制御のための監視情報を出力する第1処理手段と、
    前記監視情報の信号とパイロット信号を前記無線信号に重畳した信号で光強度変調を行ってアナログ光信号を他方の局に向けて送出する電気−光変換器と、
    クリア信号が入力されないまま一定時間経過すると前記パイロット信号の前記電気−光変換器による重畳を遮断する遮断手段とを備え、
    前記第1処理手段が、前記一定時間以内に前記クリア信号を前記遮断手段に入力するように構成されるとともに、
    前記親局及び子局の少なくとも他方の局は、
    一方の局からのアナログ光信号を受光して電気信号に変換する光−電気変換器と、
    記光−電気変換器で変換された前記電気信号から前記パイロット信号を分離するフィルタと、
    前記フィルタで分離された前記パイロット信号の有無を検知するパイロットレベル検知回路と
    記パイロットレベル検知回路の検知の結果、前記パイロット信号が検知されれば前記一方の局の前記第1処理手段は正常と判断し、前記パイロット信号が検知されなければ前記一方の局の前記第1処理手段は異常と判断する第2処理手段とを備えた、ことを特徴とする光伝送装置。
  2. 前記第2処理手段は、定期的、或いは、前記一方の局からの応答がない場合に前記パイロットレベル検知回路から検知結果を取得し、前記第1処理手段の正常/異常を判断することを特徴とする請求項1記載の光伝送装置。
  3. 前記他方の局が、前記光−電気変換器の受光レベルを検知する手段を備え、
    前記第2処理手段は、前記受光レベルが閾値以下であれば前記一方の局から前記他方の局への経路の光ファイバが異常であると判断し、前記受光レベルが閾値より高く且つ前記第1処理手段が正常であれば、前記他方の局から前記一方の局への経路の光ファイバが異常であると判断することを特徴とする、請求項1または請求項2記載の光伝送装置。
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