JP5188406B2 - 光線路故障区間推定システムと故障区間推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバで構築されたＰＤＳ（Passive Double Star）型光ネットワーク（光線路網）における光線路の故障区間を推定する光線路故障区間推定システムとこのシステムに用いられる故障区間推定装置に関する。

近年のインターネット利用者の拡大とＴＶ電話や映像配信といったブロードバンドアプリケーションの普及により、アクセスネットワークにも光ファイバを用いた通信ネットワークが利用されている。光ファイバで構築されたネットワーク（光線路網）は、経済的に構築が可能な観点から、ＰＯＮ（Passive Optical Network）型による光線路網の構築が広く用いられている。

一般的に、光線路網による通信サービスの提供形態では、通信事業者の拠点（以下、セントラルオフィス）にＯＬＴ（Optical Line Terminal）が設置される。このＯＬＴは、セントラルオフィス内に配置した光成端架を介して屋外の光ファイバに接続されている。また、特にＰＯＮ型の光線路網では、屋外の光ファイバを電柱上などに設置された光スプリッタに接続し、この光スプリッタによって光信号を分岐し伝達する形態も広く採用されている。さらに、加入者宅の屋内に配置されているＯＮＵ（Optical Network Unit）に接続することで、ＯＬＴからの信号を伝達するようになされている。

このように、現在では、セントラルオフィスから加入者宅まで、ＰＯＮ型の光ネットワークを介して通信サービスが提供されている。しかしながら、従来のネットワーク構成では、通信サービスを提供している間に、ＯＬＴからＯＮＵまでの通信経路のいずれかの区間の不具合により、ＯＬＴとＯＮＵ間で通信不能になる場合がある。通信サービスを提供する通信事業者にとっては、この不具合箇所を特定し、交換・修理しなければならない。現状の技術では、不具合箇所特定の方法は２つに大別される。

１つ目の方法は、ＧＥ−ＰＯＮ−ＯＳＳ（Gigabit Ethernet（登録商標） − Passive Optical Network − Operation Support System）の故障監視技術を用いる方法である。この監視技術を使用すれば、該当ＯＮＵの通信状態を把握することは可能である。ＧＥ−ＰＯＮの規格である、IEEE802.3ahで規定されている、ＯＡＭ（Operations, Administration and Maintenance）フレームを利用した制御機能により、ＯＬＴ〜ＯＮＵ間での障害発生の通知、リンク接続状況の監視が可能となる（非特許文献１参照）。しかしながら、この方法だけでは、通信経路途中の光ファイバ等の断線があった場合に、故障位置の特定が困難である。

２つ目の方法は、ＯＴＤＲ（Optical Fiber Time-Domain Reflectometer）等の試験方法を用いて、光線路によるパルス試験を実施する方法である。この方法を利用して、さらにＯＴＤＲと共にパワーメータの機能も組み込んだ光線路試験システムも存在する（非特許文献２参照）。こちらの方法は、試験した光ファイバ上で断線等が発生していれば、その故障位置を確認することができる。しかしながら、この方法では、通常通信事業者の拠点となるビル側から加入者宅に向けて試験を実施するため、経路途中の光スプリッタより下部側に故障があった場合は、光スプリッタ下部側からの複数の反射光が重畳してしまう。このため、故障区間の特定は困難である。

また、スプリッタの下部側の光線路に対して、パルス試験を実施する場合は、加入者宅側からパルス光を挿入して試験を実施する方法も存在するが（非特許文献３参照）、この場合、加入者宅に人員を派遣せねばならないという運用効率化といった面からの問題点もある。

一方、下記の示す特許文献１のように、ＰＯＮ型構成をとる光線路網で故障を検出する手法は検討されているが、伝送装置、およびその信号を利用して検出方法のみで、光ファイバそのものの媒体としての特性を試験する方法（ＯＴＤＲや光パワー）との組み合わせで故障位置を検出する方法は検討されていない。

特許2592730号「光ネットワークの故障ノード検査方法」

NTT技術ジャーナル2005年9月号pp91-94 泉田史、信学技法pp.55-60, Vol.105, No.428, 2005 Y. Koshikiya, et a1. IEICE TRANS.COMMUN VOL. E90-B, NO.10 October 2007 pp.2793-2802

以上のように、従来のＰＯＮ形態の光ネットワークでは、光線路に通信不良が発生した場合に、不具合区間を特定することが困難であった。

本発明は、上記の事情を鑑みてなされたもので、ＰＯＮ形態の光線路に通信不良が発生した場合に、不具合区間をセントラルオフィス側から容易に特定することのできる光線路故障区間推定システムと故障区間推定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に本発明に係る光線路故障区間推定システムは以下のような態様の構成とする。

（１）光ファイバで構築されたＰＤＳ（Passive Double Star）型光ネットワークにおける光線路の上流側端に光線路管理端末が接続され、下流側に光分岐器を介して複数の光通信端末が接続されたＰＯＮ（Passive Optical Network）形態の光ネットワークに用いられ、通信断が発生した場合に、その故障区間を推定する光線路故障区間推定システムであって、前記光線路管理端末に接続され、当該管理端末と連携して前記ネットワーク上の故障監視を行う故障区間推定用端末を備え、前記故障区間推定用端末は、通信断となった光通信端末の故障監視を前記光線路管理端末に実行させ、その結果を当該光線路管理端末から受け取る第１の監視手段と、通信断となった光通信端末以外の光通信端末の故障監視を順次前記光線路管理端末に実行させ、その結果を当該光線路管理端末から受け取る第２の監視手段と、前記第１及び第２の監視手段から前記光分岐器より下流の故障区間を推定する第１の推定手段とを備える構成とする。

（２）（１）の構成において、さらに前記光線路上の信号光の光出力測定とその測定値に基づく通信光の有無の判定を実行する光線路試験システム用端末を備え、前記故障区間推定用端末は、前記光線路管理端末からの信号光の測定及び判定を前記光線路試験システム用端末に実行させ、その結果を当該光線路試験システム用端末から受け取る第３の監視手段と、前記光分岐器側に対する光パルス試験を前記光線路試験システム用端末に実行させ、その結果を当該光線路試験システム用端末から受け取る第４の監視手段と、前記第３及び第４の監視手段から前記光分岐器より上流の故障区間を推定する第２の推定手段とを備える構成とする。

（３）（２）の構成において、前記第３の監視手段を前記第１の監視手段より先行させる構成とする。

また、本発明に係る光線路故障区間推定装置は以下のような態様の構成とする。

（４）光ファイバで構築されたＰＤＳ（Passive Double Star）型光ネットワークにおける光線路の上流側端に光線路管理端末が接続され、下流側に光分岐器を介して複数の光通信端末が接続されたＰＯＮ（Passive Optical Network）形態の光ネットワークにおいて、通信断が発生した場合に、その故障区間を推定する光線路故障区間推定システムに用いられ、前記光線路管理端末に接続され、当該管理端末と連携して前記ネットワーク上の故障監視を行う故障区間推定装置であって、通信断となった光通信端末の故障監視を前記光線路管理端末に実行させ、その結果を当該光線路管理端末から受け取る第１の監視手段と、通信断となった光通信端末以外の光通信端末の故障監視を順次前記光線路管理端末に実行させ、その結果を当該光線路管理端末から受け取る第２の監視手段と、前記第１及び第２の監視手段から前記光分岐器より下流の故障区間を推定する第１の推定手段とを具備する構成とする。

（５）（４）の構成において、さらに前記光線路上の信号光の光出力測定とその測定値に基づく通信光の有無の判定を実行する光線路試験システム用端末を備えるとき、前記光線路管理端末からの信号光の測定及び判定を前記光線路試験システム用端末に実行させ、その結果を当該光線路試験システム用端末から受け取る第３の監視手段と、前記光分岐器側に対する光パルス試験を前記光線路試験システム用端末に実行させ、その結果を当該光線路試験システム用端末から受け取る第４の監視手段と、前記第３及び第４の監視手段から前記光分岐器より上流の故障区間を推定する第２の推定手段とを具備する構成とする。

（６）（５）の構成において、前記第３の監視手段を前記第１の監視手段より先行させる構成とする。

本発明によれば、ＰＯＮ形態の光線路に通信不良が発生した場合に、不具合区間をセントラルオフィス側から容易に特定することのできる光線路故障区間推定システムと故障区間推定装置を提供することができる。

本発明の実施形態として、ＰＯＮ型光線路による光ネットワークに光線路故障区間推定システムを組み込んだ場合の構成を示すブロック図。 図１に示す故障区間推定用端末の具体的な構成を示すブロック図。 本発明に係る故障区間推定手順の流れを示すフローチャート。 本発明に係る光線路故障区間推定システムの第２の実施形態の構成を示すブロック図。 上記第２の実施形態において、故障区間推定用端末が光ファイバケーブルに関するデータベースと、ＯＬＴとＯＮＵに関するデータベースにアクセス可能な形態であることを示す概念図。 本発明に係る第３の実施形態として、第２の実施形態における手順Ｃを手順Ａより先行して実施させる場合の通信制御シーケンスを示す図。 上記第１乃至第３の実施形態の効果として、全ての区間の故障箇所が判別可能となる様子を示す図。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態として、ＰＯＮ型光線路による光ネットワークに本発明に係る光線路故障区間推定システムを組み込んだ場合の構成を示すブロック図である。この実施形態の光ネットワークでは、セントラルオフィス内にＯＬＴ１１が設置され、このＯＬＴ１１にはＧＥ−ＰＯＮ−ＯＳＳ用端末１２が接続されている。また、上記ＯＬＴ１１は、セントラルオフィス内に配置された光成端架（光分岐カプラ等）１３を介して外部のＰＯＮ型光線路網に接続される。このＰＯＮ型光線路網では、伝送用の光ファイバが加入者宅近傍まで延設されて屋外に設置された光スプリッタ（ＳＰ）１４に接続される。この光スプリッタ１４は、複数（図では８）の加入者宅に配置されるＯＮＵ（＃１〜＃８）１５１〜１５８と接続される。

上記光ネットワークにおいて、本発明に係る光線路故障区間推定システムでは、セントラルオフィス内において、ＧＥ−ＰＯＮ−ＯＳＳ用端末１２に故障区間推定用端末２１を接続した構成となっている。故障区間推定用端末２１は、例えば汎用コンピュータによって実現されるもので、図２に示すように、ＧＥ−ＰＯＮ−ＯＳＳ用端末１２との間でデータを入出力するためのインターフェース２１１と、故障区間推定処理を実行するためのプログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）２１２と、ＲＯＭ２１２に格納されるプログラムに従って故障区間を推定するＣＰＵ（Central Processing Unit）２１３と、このＣＰＵ２１３の作業領域として機能し、推定結果を格納するＲＡＭ（Random Access Memory）２１４と、ＣＰＵ２１３に対するプログラムの実行指示やデータの入力を行う入力装置２１５と、ＣＰＵ２１３の推定処理状況をモニタするモニタ装置２１６を備える。

上記システム構成において、上記故障区間推定用端末２１によって通信断の箇所を特定する方法について説明する。

上記構成による故障区間推定用端末２１は、ＧＥ−ＰＯＮ−ＯＳＳ用端末１２と連携して動作するものとし、図３に示す手順に従って、ＧＥ−ＰＯＮ−ＯＳＳ用端末１２に故障監視を実行させ、当該端末１２からその故障監視結果を受信する形態となっている。

まず、ＯＮＵ＃１が電源ＯＮの状態で故障が発生し、当該ＯＮＵ＃１から警報としてＯＮＵ装置故障を意味するメッセージ（例:「ＯＮＵ装置故障」等）が発せられた場合を想定する。故障区間推定用端末２１は、手順Ａにより、ＯＮＵ＃１の故障監視をＧＥ−ＰＯＮ−ＯＳＳ用端末１２を通じて実施する。故障監視の結果、ＯＮＵ装置故障を意味するメッセージ（例:「ＯＮＵ装置故障」等）を受信した場合には、ＯＮＵ＃１の装置自体（図１の区間（５））に不具合があると推定する。

さらに、故障区間推定用端末２１は、手順Ｂにおいて、ＯＮＵ＃ｋ（ｋ＝２〜８）の故障監視をＧＥ−ＰＯＮ−ＯＳＳ用端末１２を通じて実施し、ＯＮＵ通信断を意味するメッセージ（例:「サービス断」等）や通信回線の異常を意味するメッセージ、さらにはＯＮＵ電源断を意味するメッセージ（例「電源断」等）を受信した場合には、同一の光スプリッタ１４に接続されている他のＯＮＵ（例えばＯＮＵ＃２)の故障監視を実施する。その結果、通信の正常を意味するメッセージが得られれば、ＯＮＵ＃１が接続されている光スプリッタ１４の下部側の光ファイバの区間(4)に不具合があると推定される。

尚、ＯＮＵ＃２の故障監視でＯＮＵ装置の通信断を意味するメッセージ（例:「サービス断」等）や通信回線の異常を意味するメッセージ、さらにはＯＮＵ装置の電源断を意味するメッセージ（例:「電源断」等）を受信した場合には、さらに次のＯＮＵ（例えば、ＯＮＵ＃３〜８の順に)の故障監視を実施し、通信の正常を意味するメッセージが得られるまで繰り返す。その結果、通信の正常を意味するメッセージが得られれば、ＯＮＵ＃１が接続されている光スプリッタ１４の下部側の光ファイバの区間（４）に不具合があると推定される。

（第２の実施形態）
次に、本発明に係る光線路故障区間推定システムの第２の実施形態として、第１の実施形態の構成に、図１中点線で示すように、セントラルオフィス内の光分岐カプラ１３を通じて、光線路試験装置２２及び光線路試験システム用端末２３を接続することで、光線路試験システム２４を追加した場合を想定する。図４に、第２の実施形態による光線路故障区間推定システムの構成を抜き出して示す。

上記光線路試験システム２４は、ＯＬＴ−ＯＮＵ間に試験光を挿入するための光カプラ１３で接続されており、光カプラ１３の上部側のパワーの強弱により通信光の正常・異常を判定し（図１の区間（１)）、異常を検知するレベルモニタ試験機能と、光カプラ下部側をＯＴＤＲのパルス試験により光ファイバの断線を検知する機能を有しているものとする。

また、光線路試験システム用端末２３と故障区間推定用端末２１は連携して動作し、図３に示す手順Ｃ，Ｄに従って、故障区間推定用端末２１から光線路試験システム用端末２２に対して、各種試験を実行し、その試験結果を受信する形態となっている。

また、故障区間推定用端末２１は、ＧＥ−ＰＯＮ−ＯＳＳ用端末１２で管理されている光ファイバケーブルに関するデータベースと、ＯＬＴとＯＮＵに関するデータベースにアクセス可能な形態とする。これらのデータベースは、図５に示すように、両方のデータベースに共通のＩＤ（例:回線ＩＤ)で相互のデータベースが関連されているものとする。

第２の実施形態において、第１の実施形態で説明した、ＯＮＵ＃１と同じ光スプリッタ１４に接続されている全てのＯＮＵ装置が、図３に示す手順Ｂにおいて、通信断もしくは電源断を示すメッセージが得られた場合、図３に示す手順Ｃに移行する。すなわち、故障区間推定用端末２１から光線路試験システム用端末２３を通じて、ＯＮＵ＃１が接続されている光ケーブルの光カプラ１３から上位側からの信号光の強度を測定とその測定値に基づく信号光の有無の判定を実行する（以下、レベルモニタ試験と称する）。この試験により、信号光強度が異常であるとの結果が得られれば、所内側、即ち光カプラから上位側の区間に以上があると判定することができる。

一方、上記の試験で、信号光強度は正常であるとの結果が得られれば、図３に示す手順Ｄに遷移する。即ちＯＮＵ装置が接続されている光ケーブルの光カプラ１３の下部側から光スプリッタ１４に向かって、故障区間推定用端末２１から光線路試験システム用端末２３を通じて、光パルス試験を実施する。この結果、光カプラ１３から光スプリッタ１４までの間の光ケーブルに異常があるとの結果が得られれば、この光カプラ１３から光スプリッタ１４までの区間（２）に異常があると判定できる。さらにＯＴＤＲによる試験では、異常個所までの線路長を導き出すことも可能である。

さらに、上記手順Ｄによる試験でも、正常との結果が得られれば、異常区間は、光スプリッタ１４自身（区間（３））、もしくは光スプリッタ１４の下部側ケーブル（区間（４））、もしくはその両方との結果が得られる。

（第３の実施形態）
第２の実施形態において、故障区間推定フローにおいては、手順Ａ、手順Ｂ、手順Ｃ、手順Ｄの順に実施するものとしたが、第３の実施形態では、図６に示すように、光線路試験システム２４による故障区間推定用端末２１からの試験実行の指示（手順Ｃ）をＧＥ−ＰＯＮ−ＯＳＳ用端末１２からの故障監視の指示（手順Ａ）より先行して実施させるシステム上の通信制御シーケンスとする。

図４に示すシステムでは、光線路試験システム２４による故障区間推定用端末２１からの試験実行と試験結果受信まで要する時間（手順Ｃ、Ｄ）が数十秒かかる場合があるのに対して、ＧＥ−ＰＯＮ−ＯＳＳ端末に対する故障区間推定用端末２１からの故障監視と故障監視結果受信まで要する時間（手順Ａ、Ｂ)が数秒から十数秒で実現できる場合がある。

このため、光線路試験システムに関する試験を、図６に示すように、ＧＥ−ＰＯＮ−ＯＳＳ用端末１２により故障監視と平行して実施させることで、故障区間推定フロー（手順Ａ〜Ｄ）までの手順を完了するまでの時間が、手順Ａ〜Ｄまで順を追って実行する場合より、全ての処理に要する時間を短縮することが可能である。

（効果）
第１乃至第３の実施形態を用いることで、ＰＯＮ形態の光線路の不具合区間を特定することが可能となる。従来の方法では、ＰＯＮ形態の光線路の一部の区間しか判定できなかったが、本発明の方式を利用することで、ＯＬＴからＯＮＵまでの全ての区間の故障区間の推定が可能となる。また、本発明で故障区間を推定する場合、通信事業者の局舎側(光スプリッタの上部側)からの試験で、故障区間の推定が可能となり、例えば加入者宅側に人を派遣して、故障区間の切り分けを実施する必要はなくなる。このため、故障切分け業務の迅速化や稼動低減が可能となる。

さらに、ＧＥ−ＰＯＮ−ＯＳＳ端末１２単独での故障監視、光線路試験システム２４単独での試験と本発明で示した両方を連携させた故障区間推定フローによる切り分け区間を図７に明示する。両者を連携させるフローにより区間（１）〜（５）全ての故障区間の切り分けが可能となる。

第２の実施形態に示すような２つのデータベースに、故障区間推定用端末２１から接続できることで、試験を実施したいＯＮＵ装置とその該当するＯＮＵに接続されている光ファイバケーブルの心線の各々をデータベース上で照合することができる。このため、ＧＥ−ＰＯＮ−ＯＳＳ端末１２側で試験したいＯＮＵ装置の監視を行い、そのＯＮＵ装置に接続されている光ファイバケーブルの心線を光線路試験システム２４側で試験することができ、２つの試験手段の連携が可能となる。

また、第３の実施形態のように、システムの制御上、手順Ｃを手順Ａと平行して実施することで、手順Ａから手順Ｄまで順番に実施させる場合より全処理に要する時間の短縮が可能となる。

尚、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成を削除してもよい。さらに、異なる実施形態例に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。

１１…ＯＬＴ、１２…ＧＥ−ＰＯＮ−ＯＳＳ用端末、１３…光成端架（光分岐カプラ等）、１４…光スプリッタ、１５１〜１５８…ＯＮＵ（＃１〜＃８）、２１…故障区間推定用端末、２１１…インターフェース、２１２…ＲＯＭ（Read Only Memory）、２１３…ＣＰＵ（Central Processing Unit）、２１４…ＲＡＭ（Random Access Memory）、２１５…入力装置、２１６…モニタ装置、２２…光線路試験装置、２３…光線路試験システム用端末、２４…光線路試験システム。

Claims (4)

1. 光ファイバで構築されたＰＤＳ（Passive Double Star）型光ネットワークにおける光線路の上流側端に光線路管理端末が接続され、下流側に光分岐器を介して複数の光通信端末が接続されたＰＯＮ（Passive Optical Network）形態の光ネットワークに用いられ、通信断が発生した場合に、その故障区間を推定する光線路故障区間推定システムであって、
   前記光線路管理端末に接続され、当該管理端末と連携して前記ネットワーク上の故障監視を行う故障区間推定用端末と、
   前記光線路上の信号光の光出力測定とその測定値に基づく通信光の有無の判定を実行する光線路試験システム用端末と
   を備え、
   前記故障区間推定用端末は、
   通信断となった光通信端末の故障監視を前記光線路管理端末に実行させ、その結果を当該光線路管理端末から受け取る第１の監視手段と、
   通信断となった光通信端末以外の光通信端末の故障監視を順次前記光線路管理端末に実行させ、その結果を当該光線路管理端末から受け取る第２の監視手段と、
   前記第１及び第２の監視手段から前記光分岐器より下流の故障区間を推定する第１の推定手段と、
   前記光線路管理端末からの信号光の測定及び判定を前記光線路試験システム用端末に実行させ、その結果を当該光線路試験システム用端末から受け取る第３の監視手段と、
   前記光分岐器側に対する光パルス試験を前記光線路試験システム用端末に実行させ、その結果を当該光線路試験システム用端末から受け取る第４の監視手段と、
   前記第３及び第４の監視手段から前記光分岐器より上流の故障区間を推定する第２の推定手段と
   を備えることを特徴とする光線路故障区間推定システム。
2. 前記光線路試験システム用端末による光線路試験と前記故障区間推定用端末による故障監視を並行して実施し、前記第３の監視手段を前記第１の監視手段より先行させることを特徴とする請求項１記載の光線路故障区間推定システム。
3. 光ファイバで構築されたＰＤＳ（Passive Double Star）型光ネットワークにおける光線路の上流側端に光線路管理端末が接続され、下流側に光分岐器を介して複数の光通信端末が接続されたＰＯＮ（Passive Optical Network）形態の光ネットワークにおいて、通信断が発生した場合に、光線路試験システム用端末により前記光線路上の信号光の光出力測定とその測定値に基づく通信光の有無の判定を実行し、その判定結果に基づいて前記通信断が発生した故障区間を推定する光線路故障区間推定システムに用いられ、前記光線路管理端末に接続され、当該管理端末と連携して前記ネットワーク上の故障監視を行う故障区間推定装置であって、
   前記通信断となった光通信端末の故障監視を前記光線路管理端末に実行させ、その結果を当該光線路管理端末から受け取る第１の監視手段と、
   前記通信断となった光通信端末以外の光通信端末の故障監視を順次前記光線路管理端末に実行させ、その結果を当該光線路管理端末から受け取る第２の監視手段と、
   前記第１及び第２の監視手段から前記光分岐器より下流の故障区間を推定する第１の推定手段と、
   前記光線路管理端末からの信号光の測定及び判定を前記光線路試験システム用端末に実行させ、その結果を当該光線路試験システム用端末から受け取る第３の監視手段と、
   前記光分岐器側に対する光パルス試験を前記光線路試験システム用端末に実行させ、その結果を当該光線路試験システム用端末から受け取る第４の監視手段と、
   前記第３及び第４の監視手段から前記光分岐器より上流の故障区間を推定する第２の推定手段と
   を具備することを特徴とする光線路故障区間推定装置。
4. 前記光線路試験システム用端末による光線路試験が前記故障監視と並行して実施されるとき、前記第３の監視手段を前記第１の監視手段より先行させることを特徴とする請求項３記載の光線路故障区間推定装置。

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