JP5318869B2 - 回線監視装置における欠陥識別のために差動ループ利得を用いるシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信システムに関し、更に詳しくは、伝送線路監視装置において欠陥識別のために差動ループ利得を用いるシステムに関する。

長距離光ファイバ光通信システムでは、システムの健全性を監視することが重要である。例えば、モニタリングが、光ファイバケーブルの欠陥若しくは断線、中継器や増幅器の故障、または、システムに関する他の問題を検出するために使用できる。

既知のモニタリング技術は、疑似ランダムビット列を表すテスト信号を生成する回線監視装置の使用を含んでいる。回線監視装置は、例えば波長分割多重化システムで、情報信号と共にテスト信号を送信することができる。テスト信号は、増幅器または中継器内の高損失ループバック（ＨＬＬＢ）経路を経由して回線監視装置に折り返すことができる。回線監視装置は、次いで、折り返されたテスト信号をデータ信号から分離し、回線監視装置からＨＬＬＢおよび各介在する光経路や増幅器を経由して回線監視装置に折り返す伝搬中にテスト信号に付与されたＨＬＬＢループ利得を表すデータを取得するため、折り返されたテスト信号を処理することができる。ＨＬＬＢループ利得の著しいずれは、システムの欠陥を示すであろう。

海底の光通信システムでは、中継器の励起パワー損失およびファイバの大きなスパン損失は、正常値からのＨＬＬＢループ利得の大きなずれを生む主な故障のメカニズムであろう。既知のシステムで、ＨＬＬＢループ利得の大きなずれ、例えば予め定められた警報しきい値を越えるずれは、システム警報を引き起こすであろう。そのようなシステムにおける警報しきい値の選択には、正常なシステム変動と、測定誤差と、実際の通信経路の欠陥との間の識別が必要になるであろう。残念なことに、ＨＬＬＢループ利得の測定は、一部が、中継器増幅器の利得メカニズム例えば利得自己調整のみならず、中継器ループバックの出力−出力構造のために、一般に通信経路中の物理的変化に敏感ではないので、この識別は困難であろう。従って、そのような変化の内で非破壊的な欠陥を生じる現実の経路変化により、ほんの僅かに検出可能な典型的な測定誤差およびシステム変動となるＨＬＢループ利得が変化してしまうかもしれない。

光伝送線路モニタリング設備で差動ループ利得を欠陥識別に使用するシステムおよび方法が以下のように提供される。開示の１つの態様によると、光通信システムの回線監視システムにおいて、光通信システムで送信するテスト信号を供給するように構成されたテスト信号送信器であって、光通信システムは、テスト信号を受け取り、第１の方向にテスト信号を伝送する第１の光ファイバ経路と、第１の方向と逆方向の第２の方向に信号を伝送する第２の光ファイバ経路と、それぞれが第２の光ファイバ経路に前記テスト信号を関連する帰還テスト信号として与える複数のループバック経路とを有するテスト信号送信器、および帰還テスト信号からループバック経路に関連する差動ループ利得データを計算し、かつ、差動ループ利得データの結果を受けて光通信システム内の欠陥を識別する出力を供給するように構成された相関器を備える回線監視システムが提供される。

本開示の別の態様によると、テスト信号を供給するように構成されたテスト信号送信器；前記テスト信号を受け取り、該テスト信号を第１の方向に伝送する第１の光ファイバ経路；前記第１の方向と逆方向に信号を伝送する第２の光ファイバ経路；それぞれが、前記テスト信号を関連する帰還テスト信号として前記第２のファイバ経路に与える複数のループバック経路；および、前記関連する帰還テスト信号から、前記ループバック経路のそれぞれに関連する差動ループ利得データを計算し、かつ、該差動ループ利得データの結果を受けて光通信システムの欠陥を識別する信号を出力するように構成された相関器を備える回線監視システムが提供される。

本開示の更に別の態様によると、それぞれが、第１の方向に信号を伝送する第１の光ファイバ経路と前記第１の方向と逆方向の第２の方向に信号を伝送する第２の光ファイバ経路とを連結する複数のループバック経路を備える光通信システムを監視する方法であって：前記第１の光ファイバ経路で信号を送信するステップ；前記ループバック経路のそれぞれから折り返された帰還テスト信号を前記第２の光ファイバ経路から受信するステップ；前記ループバック経路のそれぞれに関連する差動ループ利得データを前記帰還テスト信号から計算するステップ；および、前記差動ループ利得データを受信して光通信システムの欠陥を識別するステップを有する方法が提供される。

以下の図面と併せて読まれるべき下記の詳細な記述を参照する。図面では、同様な符号は同様な部品を表わす。

本開示の一実施形態に係るシステムの簡略化したブロック図。 本開示に係る例示的な伝送システムの距離と差動ループ利得の最大値および最小値との関係を示すグラフ。 本開示に係る例示的なシステムにおける３ｄＢの中継器励起パワーの低下に関連するループバック中継器番号と差動ループ利得との関係を示すグラフ。 本開示に係る例示的なシステムにおける３ｄＢの過剰なファイバ損失に関連するループバック中継器番号と差動ループ利得の変化との関係を示すグラフ。 図４に示した過剰なファイバ損失状態に関連するループバック中継器番号と差動ループ利得偏向との関係を示すグラフ。 本開示において低域通過フィルタに対応するウェーブレット関数のインパルス応答を例示する、波長係数と相対パワーとの関係を示すグラフ。 本開示に係る高域通過フィルタに対応するウェーブレット関数のインパルス応答を例示する、波長係数と相対パワーとの関係を示すグラフ。 図８Ａは、本開示に係る高域通過フィルタにおけるウェーブレット関数のインパルス応答のグラフと共に示す、３ｄＢの中継器励起パワーの低下に関連するループバック中継器番号と差動ループ利得の変化との関係を示すグラフ。図８Ｂは、図８Ａに示した差動ループ利得の変化に対する低域通過フィルタの応答を示すグラフ。図８Ｃは、図８Ａに示した差動ループ利得の変化に対する高域通過フィルタの応答を示すグラフ。 図９Ａは、本開示に係る低域通過フィルタにおけるウェーブレット関数のインパルス応答のグラフと共に示す、３ｄＢのファイバ損失に関連するループバック中継器番号と差動ループ利得の変化との関係を示すグラフ。図９Ｂは、図９Ａに示した差動ループ利得の変化に対する低域通過フィルタの応答を示すグラフ。図９Ｃは、図９Ａに示した差動ループ利得の変化に対する高域通過フィルタの応答を示すグラフ。 本開示に係るプロセスの一例を示すブロック的なフローチャート。 本開示に係るプロセスの別例を示すフローチャート。

図１は、本開示に係る回線監視装置（ＬＭＥ）１２を含むＷＤＭ伝送システム１０の例示的な一態様を示す簡略化されたブロック図である。システム１０は、全体として，各中継器／増幅器に関連する差動ループ利得値を計算するように構成することができる。差動ループ利得における変化は、システムの欠陥を示すシステム警報を生成するために使用することができる。欠陥の種別を識別するために、自動シグニチャ・アナリシス（ＡＳＡ）アルゴリズムを差動ループ利得に適用することができる。

当業者は、システム１０が、説明を容易にするために極めて簡略化された二点間システムの形式で描かれたものと認識するであろう。本開示に係るシステムおよび方法が、様々なネットワーク要素およびネットワーク構成に組み込まれてもよいことが理解されるであろう。本明細書で示された例示的な実施形態は、限定のためにではなく、単に説明のために提供されるものである。

図示した例示的な実施形態では、伝送システム１０は、光信号を伝送するために、レーザ送信器３０と、ファイバ２８および２９を含む光ファイバペアとを備える。ファイバ２８および２９は、例えば海底に展開される長距離光ファイバ回線であるとすることができる。光ファイバ２８および２９は、単一方向ファイバであって、反対方向に信号を伝送することができる。ファイバ２８および２９は、一緒になって信号を送信する双方向経路を確立する。本明細書の例示的な監視システムは、２本の単一方向ファイバ２８および２９を含む伝送システムを監視すると記述されるものの、本開示に係るシステムは、単一の双方向ファイバを採用する伝送システムを監視するために使用することができる。

レーザ送信器３０は、ＷＤＭ受信器６０にファイバ２９を経由して複数のチャンネル（あるいは波長）で光学データを送信するように構成された光波長分割多重（ＷＤＭ）送信器であってもよい。送信器と受信器は、当然のこととして、説明を容易にするためにきわめて簡略化された形式で示される。レーザ送信器３０は、それぞれが異なるチャンネルまたは波長を使用して光学データ信号を送信する複数のレーザ送信器と、複数のデータ信号を合波して、ファイバ２９を経由して送信される合波信号とするマルチプレクサとを有することができる。受信器は、送信されたデータ信号を逆多重化して検出することができる。同様に、ＷＤＭデータ信号は、送信器６２から受信器６４に、つまり、ファイバ２９上の信号と反対の方向に、ファイバ２８を経由して送信することができる。これに代えて、単一のチャネルのデータをファイバ２８および／または２９で伝送することができる。

回線監視装置（ＬＭＥ）１２は、システム１０の健全性を監視するように構成することができる。例示的な実施形態では、ＬＭＥ１２は、コード生成器１４、レーザ送信器１６および偏光変換器７０を含むテスト信号送信器１５、遅延システム２０、ＡＳＡプロセッサ７２およびコンピュータ読込み可能なメモリを含む相関システム２２、並びに、フィルタ２６を備える。ＬＭＥ１２は、システム１０で欠陥が検出されたときには、要素管理システム７４に出力２４、例えば警報を供給するように構成することができる。

コード生成器１４は、コードの擬似ランダム系列（ＰＲＳ）のようなテスト・コードを生成し出力するように構成することができる。様々なコード生成器およびコード構成が当業者に知られている。コード生成器１４の出力はレーザ送信器１６に連結することができる。本明細書で使用される用語“連結”は、あるシステム要素によって伝送される信号が“連結”された要素に与えられるような接続、カップリング、リンクなどの如何なる用語をも指している。そのような“連結”された装置は、互いに直接に接続されている必要はなく、そのような信号を操作または修正する中間の構成要素や装置によって分離されていてもよい。
レーザ送信器１６は、例えば、分散帰還レーザ（ＤＢＦ）など既知の構成をとってもよく、伝送システム上で送信される全てのデータ・チャネルの波長とは異なる搬送波波長λ_０で光出力を生成するように構成することができる。搬送波波長λ_０は、例えば、システムのスペクトル帯域幅のエッジの波長、或いは、データ・チャネル間の波長でよい。一実施形態では、レーザ送信器は、複数の異なる搬送波波長で光学出力を与えるように構成することができる。例えば、レーザ送信器は、データ信号伝送帯域の短波長端にある短ＬＭＥ波長で、つまり最短の波長データ・チャネルに隣接して、また、データ信号伝送帯域の長波長端にある長ＬＭＥ波長で、つまり、最長の波長データ・チャネルに隣接して出力を供給することができる。一実施形態では、短ＬＭＥ波長は１５３７ｎｍで、長ＬＭＥ波長は１５６３ｎｍであってもよい。レーザ出力のパワーは、ファイバ２８および２９で通信されるデータ信号のパワー・レベルよりも低く設定して、データ信号への障害を最小化することができる。

レーザ送信器１６は、例えば、長ＬＭＥ波長および短ＬＭＥ波長の双方で、コード生成器１４から受け取ったコードを示すＬＭＥテスト信号を生成することができる。ＬＭＥテスト信号は、テスト信号送信器１５のＬＭＥテスト信号出力１８として供給することができる。一実施形態では、コード生成器の出力は、レーザ出力の振幅を直接に変調することができる。レーザ送信器からの出力光にコードを付与する他の構成が知られている。例えば、コードは、レーザ送信器１６の出力に連結された振幅変調器または他の変調器によって与えてもよい。

図示された例示的な実施形態では、オプションの偏光変換器７０は、ＬＭＥテスト信号の偏光を変換するためにレーザ送信器１６に連結される。偏光変換器は公知の構成をとってもよい。一実施形態では、偏光変換器７０は、偏光変調期間の間に偏光状態の平均値が１から縮小されるように、ＬＭＥテスト信号の偏光状態を変換することができる。従って、テスト信号送信器１５のＬＭＥテスト信号出力１８は、実質的に零に等しい偏光の程度を持ち、偏光が変換されていると考えられる。

例示的な実施形態では、カプラ３４が、送信器３０からのＷＤＭデータ３２とＬＭＥテスト信号１８とを合波し、この合波された信号をファイバ２９に送信することができる。複数の光学中継器３６−１、３６−２、．．．、３６−Ｎを光ファイバ２８および２９に連結することができる。各中継器はそれぞれ、ファイバ２９を経由して受信器６０に伝送される光学信号を増幅する第１の増幅器４０−１、４０−２、．．．、４０Ｎと、ファイバ２８を経由して受信器６４に伝送される光学信号を増幅する第２の増幅器３８−１、３８−２、．．．、３８−Ｎとを備えてもよい。各中継器は更に、ファイバ２９またはファイバ２８上の信号の一部を折り返してＬＭＥ１２に送信する、付随するループバック経路４２−１、４２−２、．．．、４２Ｎ、例えば高損失ループバック経路を備える。

信号５２は、フィルタ２６に与えられ、合波されたＷＤＭデータ３２およびＬＭＥテスト信号を含みファイバ２８上に存在する全ての信号を伝送するであろう。フィルタ２６は、波長選択的であり、折り返されたＬＭＥテスト信号１８の波長のみを相関器２２に向けて通過させるであろう。
ファイバ２８を経由し各中継器によってＬＭＥ１２に折り返されたＬＭＥテスト信号は、各中継器の遅延経路の距離に比例した期間だけ元のＬＭＥテスト信号１８から遅れる。例えば、第１の中継器３６−１に関しては、時間遅れｔ_ｓｌは、第１の中継器３６−１を通る遅延経路の距離に比例する。第１の中継器を経由する距離ｄ_１は、コード生成器１４から、送信器１６、偏光変換器７０、カプラ３４、第１の中継器３６−１を経由し、ループバック経路４２−１を通り、光ファイバ２８、相関器２２までの距離として計算することができる。従って、第１の中継器３６−１によって折り返されたＬＭＥテスト信号の時間遅れｔ_ｓｌは、ｃを光速として、ｔ_ｓｌ＝ｄ_１／ｃとして計算することができる。同様に、第２の中継器３６−２によって折り返されたＬＭＥテスト信号の時間遅れｔ_ｓ２は、第２の中継器３６−２に関する遅延経路の既知の距離ｄ_２に基づいて計算することができ、ｔ_ｓ２＝ｄ_２／ｃとして計算することができる。同様に、システムで追加される中継器に関する時間遅れも、それら遅延経路の既知の距離に基づいて計算することができる。
相関器２２による相関処理を容易にするために、遅延システム２０がコード生成器１４から送信されたコードを受け取り、関連する複数の遅延コードを相関器２２に出力することができる。遅延システム２０は、各中継器に対応する時間遅れ、つまり、（例えば、第１の中継器３６に関する時間遅れに対応する）ｔ_ｓ１、（第２の中継器４４に関する時間遅れに対応する）ｔ_ｓ２などの後に、各コードを出力することができる。換言すると、遅延システム２０は、各中継器の位置に基づいてコードを遅らせてもよい。

相関器２２は、次いで、折り返されたＬＭＥテスト信号と遅延システム２０からの遅延したコードとの相関をとる。相関器２２は、電気信号または光学信号の何れの相関をとってもよい。相関器２２が電気信号の相関をとる場合には、ＬＭＥ１２は、フィルタ２６に出力される光学信号を電気信号に変換するために、フィルタ２６と相関器２２との間に接続される光電変換器を備えることができる。

相関処理では、相関器２２は、各中継器３６−１、３６−２、．．．、３６−Ｎに関連するループ利得データを計算するように構成されてもよい。各受信器のループ利得データは、中継器から受信した帰還ＬＭＥテスト信号を、関連する遅延テスト・コードと比較することによって計算することができる。図示された例示的な実施形態では、何れの中継器３６−ｉについてのループ利得も、コード生成器１４から、送信器１６、偏光変換器７０、カプラ３４、中継器３６−ｉを経由し、ループバック経路４２−ｉを通り、、光フィルタ２６を経由して相関器２２に至るテスト信号に付与される利得および損失を表すであろう。

本開示によると、相関器２２は、各中継器に関連するループ利得データを、各中継器３６−１、３６−２、．．．、３６−Ｎに関連する差動ループ利得データに変換するように構成することができる。各中継器３６−ｉの差動ループ利得は、中継器３６−ｉに関連するループ利得から、中継器３６−（ｉ−ｌ）に関連するループ利得をマイナスすることによって計算することができる。例えば、中継器３６−２に関連する差動ループ利得は、中継器３６−２についてのループ利得から、中継器３６−１のループ利得をマイナスして計算することができる。図示された例示的な実施形態では、連続する中継器のＨＬＬＢ経路に関連する損失は、基本的には相互に打ち消し合うので、中継器３６−２に関連する差動ループ利得は、基本的には、増幅器４０−２、３８−１によってテスト信号に付与された利得から経路３９および３７でテスト信号に付与された損失をマイナスしたものを表す。

差動ループ利得は、このように４つのランダム変数、つまり２つの利得変数および２つの損失変数のみに依存し得る。従って、差動ループ利得は、単純なループ利得と比較して、通常のシステム変動よりも小さな最大／最小偏差を示し、距離の影響を受け難いであろう。これら要因は、故障検出トリガーが設定され得る利得変化しきい値について信頼性が高い設定値を可能にするであろう。

例えば図２は、１４０の中継器を含む例示的な伝送システムについて、距離と差動ループ利得の最大値および最小値との関係を示すグラフ８０であり、ここでは、２０の独立した測定の間に差動ループ利得データが得られている。図示されるように、グラフ８０における差動ループ利得の最大値は、０．０８ｄＢ程度である。この比較的に低い最大／最小偏差値は、例えば単純なループ利得データによって示される最大／最小偏差値と比較して、故障検出トリガーが設定される利得変化しきい値について比較的に低い設定値の採用を容易にする。一実施形態では、相関器２２は、例えば、何れかの中継器の差動ループ利得の変化が規定の差動ループ利得変化しきい値０．２ｄＢを越える場合には、要素管理システム７４に警報２４を供給するであろう。

図示された例示的な実施形態では、相関器２２は、ＡＳＡプロセッサ７２およびコンピュータ読込み可能なメモリ７１を備える。ＡＳＡプロセッサ７２は、相関器２２によって計算された差動ループ利得データに１つ以上のＡＳＡアルゴリズムを適用して、伝送システム１０で生じる欠陥の種別を明らかにするように構成することができる。ＡＳＡプロセスは、中継器内の差動ループ利得が規定の差動ループ利得変化しきい値を越えたときに発生する警報によってトリガーされてもよい。ＡＳＡプロセスの結果として、相関器が欠陥の種別を示す出力２４を要素管理システム７４に供給するであろう。

例えば、ＡＳＡアルゴリズムは、様々な構成をとることができ、ＡＳＡプロセッサ７２のようなコンピュータ・システム上で実行される１つ以上のコンピュータ・プログラムまたはアプリケーションとして実行されてもよい。ＡＳＡアルゴリズムのような、コンピュータ・プログラムまたはアプリケーションは、メモリ７１、または、他のコンピュータ読込み可能な媒体（例えばハードディスク、ＣＤＲｏｍ、システム・メモリ、光メモリなど）に格納され、ＡＳＡプロセッサ７４のようなプロセッサによって、本明細書で相関器によって実行されると記述される機能の全てまたは一部を実行することができる。そのようなコンピュータ・プログラム製品は、コンピュータ読込み可能なリムーバブル媒体（例えば、ディスケット、ＣＤ−ＲＯＭ）として流通されるか、（例えばシステムＲＯＭあるいは固定ディスク内に）予めシステムにプレインストールされるか、或いは、ネットワーク（例えばインターネットまたはワールド・ワイド・ウェブ）上で、サーバまたは電子掲示板から流通されることが予測される。当業者は、相関器の機能が、ハードウェア、ソフトウェア、および／または、ファームウェアのいかなる組合せを使用しても，そのような機能を提供できるように実行されることを認識するであろう。

一実施形態では、ＡＳＡプロセッサ７２は、現在の差動ループ利得データを、光通信システムの欠陥に起因する差動ループ利得に対応する、規定の差動ループ利得欠陥シグニチャと比較するように構成することができる。差動ループ利得データと規定の差動ループ利得欠陥シグニチャとの比較は、照合フィルタのような既知の信号処理技術を使用して行なってもよい。規定の欠陥シグニチャを、過剰な励起損失および過剰なファイバ損失のようなシステム欠陥のために構築することができる。もちろん、他の欠陥を検出し検討してもよい。

過剰な励起損失は、中継器内の増幅励起レーザの全体的または部分的な欠陥に特徴付けられるであろう。例えば、図１の例示的な実施形態では、中継器３６−２の過剰な励起損失は、増幅器３８−２および４０−２によって付与された利得の全体的または部分的な低下に至るであろう。一般に、通信回線内の光増幅器は、緩やかな圧縮状態で運転され、中継器の出力信号パワーの変化は、２〜３の増幅器の後に、利得の調整によって自己修正をする傾向がある。例えば、もし図１の増幅器３８−２および４０−２の励起パワーが低下すれば、中継器３６−２の出力パワーが低下し、その結果、増幅器３８−１および４０−３によって付与される利得は、中継器３６−１および３６−３内の利得制御機能の結果として増加する。

図３は、本開示に係る例示的なシステムで中継器励起パワーのシステム内の３ｄＢ低下、つまり、過剰な励起損失に関連するループバック中継器番号と、差動ループ利得の変化との関係を示すグラフ８２、８４を含んでいる。グラフ８２は、短ＬＭＥ波長、つまり伝送帯域の短波長端に関連するループバック中継器番号と差動ループ利得の変化との関係を示す。また、グラフ８４は、長ＬＭＥ波長、つまり伝送帯域の長波長端に関連するループバック中継器番号と差動ループ利得の変化との関係を示す。図示されるように、中継器励起パワーの３ｄＢ低下は、短ＬＭＥ波長および長ＬＭＥ波長の双方について、欠陥中継器で０．２ｄＢを越える差動ループ利得の低下に至ることになる。

過剰なファイバ損失が生じ、その損失が、ファイバ経路中、例えば図１の増幅器４０−１と増幅器４０−２との間の経路中で、ファイバ経路を介した送信に追加的な損失または全損失という特徴を有するであろう、一般に、過剰なファイバ損失がファイバ経路に現われると、他のシステム中継器内の利得制御アルゴリズムが、他の中継器によって付与される利得の調節を引き起こすであろう。例えば、過剰なファイバ損失が、図１の増幅器４０−１と増幅器４０−２との間の経路に現われる場合には、増幅器４０−２によって付与される利得は、中継器３６−２内の利得制御機能の結果として自動的に増加するであろう。

図４は、本開示に係る例示的なシステムで、外部に向かう方向におけるシステム内の過剰なファイバ損失３ｄＢに関連するループバック中継器番号と差動ループ利得の変化との関係を示すグラフ８６および８８を含む。グラフ８６は、短ＬＭＥ波長に関連するループバック中継器番号と差動ループ利得の変化との関係を示す。また、グラフ８８は、長ＬＭＥ波長に関連するループバック中継器番号と差動ループ利得の変化との関係を示す。図示されるように、過剰なファイバ損失は、短ＬＭＥ波長と長ＬＭＥ波長の差動ループ利得の間に大きな差を生む。短ＬＭＥ波長および長ＬＭＥ波長の差動ループ利得間の差は本明細書では差動ループ利得偏向と呼ばれる。

図５は、図４に示された過剰なファイバ損失状態に関連するループバック中継器番号と差動ループ利得偏向との関係を示すグラフ９０を含んでいる。図示されるように、過剰なファイバ損失に関連する差動ループ利得偏向は、約−１．５ｄＢであるかも知れない。その一方で、過剰な励起損失に関連する差動ループ利得偏向は、図３で示されるように、約０．１ｄＢのオーダーであるかも知れない。一般に、差動ループ利得偏向におけるこの差は、出力−出力ＨＬＬＢ構造に関連するであろう。例えば、励起損失が存在するときには、差動ループ利得は、逆方向の利得変化および逆方向の利得偏向を有する２台の増幅器の使用によって生じるであろう。逆方向の利得偏向は実質的に互いに打ち消し合うであろう。過剰なファイバ損失が、外向きおよび内向きの一方向のみに存在するならば、差動ループ利得は、利得偏向を引き起こす利得変化を持つ１台の増幅器のみによって生じるであろう。過剰なファイバ損失が同じ中継器スパン内で外向きおよび内向きの双方向にある場合は、差動ループ利得は、同じ方向の利得変化と同じ方向の利得偏向を持つ２台の増幅器によって生じるであろう。従って本開示に従って、利得偏向を過剰なファイバ損失と過剰な励起損失とを区別するのに使用することができる。

例えば図３−図５に示されるように、過剰な励起損失欠陥および過剰なファイバ損失欠陥は、はっきりと異なる差動ループ利得欠陥シグニチャを生成する。差動ループ利得は、４つの変数、つまり２台の増幅器の利得および２つの入力ファイバの損失のみに本質的に依存するので、これら欠陥シグニチャは、システム種別またはシステム位置に一般的に依存しないであろう。システムの過剰な励起損失および過剰なファイバ損失は、規定のループ利得欠陥シグニチャと差動ループ利得データを比較することによって検出および識別することができる。本明細書では、ＡＳＡを、規定のループ利得欠陥シグニチャと差動ループ利得データを比較することに関連すると記述するものの、本開示に係るＡＳＡは、その欠陥シグニチャを、差動ループ利得データ以外にまたはこれに加えて、利得データと比較してもよい。

一実施形態では、規定のループ利得欠陥シグニチャは、互いに直交方向であって、かつ、過剰な励起損失および過剰なファイバ損失によって表わされる差動ループ利得データの変化を近似するインパルス応答関数を持つ１組の照合フィルタによって構成することができる。照合フィルタの内の低域通過フィルタからの応答、または、照合フィルタの内の高域通過フィルからの応答が、過剰な励起損失または過剰な欠陥損失を示すであろう。

照合フィルタは、関連するウェーブレット関数で表すことができ、差動ループ利得データは、ＡＳＡプロセッサ７２によってウェーブレット関数について分析することができる。図６および図７は、本開示に係る実施形態に役立つ別々のコイフ静止ウェーブレット変換（ＳＷＴ）関数の例示的なインパルス応答９２および９４を示す。詳しくは、図６は、例えば図４に示した過剰なファイバ損失から生ずる差動ループ利得データの変化を近似する低域通過フィルタに対応するウェーブレット関数のインパルス応答９２を示す。図７は、例えば図３に示した過剰な励起損失から生ずる差動ループ利得データの変化を近似する高域通過フィルタに対応するウェーブレット関数のインパルス応答９４を示す。

ＡＳＡプロセッサ７２は、計算された差動ループ利得データとウェーブレット関数とを連続的に比較し、過剰なファイバ損失のウェーブレット関数または過剰な励起損失のウェーブレット関数が、計算された差動ループ利得データと一致する場合に、過剰なファイバ損失か過剰な励起損失かを示す出力２４を供給するであろう。一実施形態では、差動ループ利得データをウェーブレット関数と一致させるために、ゼロを挿入することにより差動ループ利得データを拡張し、低域通過フィルタと畳み込み積分をしてサンプリングし取り出することができる。次いで、静止ウェーブレット変換を実行し、ウェーブレット係数の部分帯域を欠陥シグニチャとして使用することができる。

図８Ａは、本開示に係る例示的なシステムにおける過剰な励起損失ループ利得欠陥シグニチャを供給するのに役立つ高域通過フィルタウェーブレット関数のインパルス応答を示すグラフ９８に加えて、システム中の中継器励起パワーの３ｄＢ低下、つまり過剰な励起損失に関連するループバック中継器番号と差動ループ利得の変化との関係を示すグラフ９６を含んでいる。図９Ａは、本開示に係る例示的なシステムでの過剰な励起損失ループ利得欠陥シグニチャを供給するのに役立つ低域通過フィルタウェーブレット関数のインパルス応答を示すグラフ１０２に加え、システム中の３ｄＢのファイバ損失、つまり過剰なファイバ損失に関連するループバック中継器番号と差動ループ利得の変化を示すグラフ１００を含んでいる。グラフ９６に関連するデータとグラフ９８のインパルス応答との比較、例えば畳み込み積分は、過剰な励起損失が存在することを示す図８Ｃのグラフ１０４に示された出力に帰結するであろう。グラフ９６に関連するデータとグラフ１０２のインパルス応答との比較は、過剰なファイバ損失が存在することを示す図９Ｂのグラフ１０８に示された出力に帰結するであろう。グラフ１００に関連するデータとグラフ９８のインパルス応答との比較は、過剰な励起損失が存在しないので、図９Ｃのグラフ１１０に示した最小の応答に帰結するであろう。

図１０は、本開示に係る例示的な１つのプロセス１２０のブロック的なフローチャートである。様々な実施形態について記述するために本明細書で使用されるブロック的なフローチャートは、特定の一連のステップを含んでいる。しかし、その一連のステップが、単に一般的な機能がどのように実現できるかを示す例を提供するに過ぎないことが理解できる。さらに、そうではないと断りがない限りは、各一連のステップは、記述した順に実行する必要はない。

図６で示した例示的な実施形態では、ループ利得データは、送信されたＬＭＥ信号と折り返されたＬＭＥ信号の比較から計算することができる（１２２）。ループ利得データは、システム内の各中継器に関連する差動ループ利得データに変換することができる（１２４）。差動ループ利得データは、例えば、過剰なファイバ損失や、過剰な励起損失などのような異なるシステム欠陥の種別に関連する、１つ以上の予め規定された差動ループ利得欠陥しきい値と比較することができる（１２６）。ＬＭＥシステム出力が、その比較の結果を受けて供給され、システム欠陥の種別を識別するであろう（１２８）。

図１１は、過剰なファイバ損失と過剰な励起損失を区別するように構成された、本開示に係る別の例示的なプロセス１５０のブロック的なフローチャートである。図示された例示的な実施形態では、短ＬＭＥ波長および長ＬＭＥ波長のループ利得データは、送信されたＬＭＥ信号と折り返されたＬＭＥ信号の比較から、各中継器について計算することができる（１５２）。ループ利得データは、システム内の各中継器に関連する短ＬＭＥ波長および長ＬＭＥ波長の差動ループ利得データに変換することができる（１５４）。一実施形態では、差動ループ利得偏向は、利得偏向が予め規定された偏向しきい値（例えば０．２ｄＢ）を越えるかどうかを判断するために分析することができる（１５６）。

利得偏向のしきい値を越えれば、過剰なファイバ損失が存在することを示す出力を供給することができる（１５８）。差動ループ利得の変化は、オプションとして、ファイバ損失に対応する欠陥シグニチャ、例えば上記した１組の照合フィルタの低域通過フィルタと比較することができる（１６０）。差動ループ利得データがファイバ損失の欠陥シグニチャと一致すれば（１６０）、過剰なファイバ損失が存在することを示す出力を供給することができる（１５８）。そうでなければ、プロセスはステップ１６２に進む。

一実施形態では、もし利得偏向しきい値を超過しなければ、短ＬＭＥ波長についての差動ループ利得を分析し、差動ループ利得が規定の差動ループ利得しきい値、例えば０．２ｄＢを越えるかどうかを判断することができる（１６２）。もし、規定の差動ループ利得しきい値を超過すれば、過剰な励起損失が存在することを示す出力を供給することができる（１６４）。オプションとして、差動ループ利得の変化を励起損失に対応する欠陥シグニチャ、例えば上記した１組の照合フィルタの高域通過フィルタと比較することができる（１６６）。差動ループ利得データが、上記した１組の照合フィルタのうち高域通過フィルタに一致すれば（１６６）、過剰な励起損失が存在することを示す出力１６４を供給することができる。そうでなければ、プロセスはステップ１６８に進む。

規定のループ利得しきい値を超過しない場合には、中継器の全てについての分析が終了していなければ（１６８）、プロセスは、システム内の各中継器についてプロセスを継続するステップ１５６に戻る。中継器が全て分析されたならば（１６８）、プロセスは、システム欠陥を連続的に分析するステップに戻る（１５２）。

本明細書に記述されかつその幾つかが本発明を用いる実施形態は、例示の目的で説明されたものであり、限定を目的としてはいない。当業者にとって直ちに明らかとなる他の多くの実施形態が、本発明の原理および範囲から逸脱することなく作成されるであろう。

１２：回線監視システム
１４：コード生成器
１６：レーザ送信器
２０：遅延システム
２２：相関システム
２６：フィルタ
３４：カプラ
７０：偏光変換器
７１：メモリ
７２：ＡＳＡプロセッサ
７４：要素管理システム

Claims (28)

1. 光通信システムのための回線監視システムにおいて、
   光通信システムで送信するテスト信号を供給するように構成されたテスト信号送信器であって、前記光通信システムが、
   前記テスト信号を受け取り第１の方向に送信する第１の光ファイバ経路と；
   信号を前記第１の方向とは逆の第２の方向に送信する第２の光ファイバ経路と；
   それぞれが、前記テスト信号を関連する帰還テスト信号として、前記第２の光ファイバ経路に与える複数のループバック経路と；
   を備えるものであるテスト信号送信器；および
   前記帰還テスト信号から前記ループバック経路のそれぞれに関連する差動ループ利得データを計算し、かつ、前記差動ループ利得データの結果を受けて前記光通信システム内の欠陥を識別する出力を供給するように構成された相関器；
   を備え、
   前記ループバック経路のそれぞれに関連する前記差動ループ利得データが、関連するループバック経路のループ利得から、該関連するループバック経路の前のループバック経路のループ利得をマイナスすることにより計算されることを特徴とする回線監視システム。
2. 前記相関器が、前記差動ループ利得データを光通信システムの前記欠陥に対応する規定の差動ループ利得欠陥シグニチャと比較するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の回線監視システム。
3. 前記欠陥が前記光通信システムの過剰なファイバ損失欠陥であることを特徴とする請求項１に記載の回線監視システム。
4. 前記欠陥が前記光通信システムの過剰な励起損失欠陥であることを特徴とする請求項１に記載の回線監視システム。
5. 前記差動ループ利得データが差動ループ利得偏向データを含むことを特徴とする請求項１に記載の回線監視システム。
6. 前記テスト信号が、短ＬＭＥ波長信号、および、該短ＬＭＥ波長信号の波長よりも長い波長を有する長ＬＭＥ波長信号を含むことを特徴とする請求項１に記載の回線監視システム。
7. 前記短ＬＭＥ波長信号の波長が、前記光通信システムのデータ信号伝送帯域の短波長端にあり、前記長ＬＭＥ波長信号の波長が、前記光通信システムのデータ信号伝送帯域の長波長端にあることを特徴とする請求項６に記載の回線監視システム。
8. 前記テスト信号送信器が、前記テスト信号の偏光の状態を変換する偏光変換器を有することを特徴とする請求項１に記載の回線監視システム。
9. 前記ループバック経路のそれぞれが、前記第１および第２のファイバ経路に連結された、関連する中継器内に配設されており、前記中継器のそれぞれが、前記第１のファイバ経路の信号を増幅する第１の増幅器と、前記第２のファイバ経路の信号を増幅する第２の増幅器とを有することを特徴とする請求項１に記載の回線監視システム。
10. テスト信号を供給するように構成されたテスト信号送信器；
    前記テスト信号を受け取り、該テスト信号を第１の方向に伝送する第１の光ファイバ経路；
    前記第１の方向と逆方向に信号を伝送する第２の光ファイバ経路；
    それぞれが、前記テスト信号を関連する帰還テスト信号として前記第２のファイバ経路に与える複数のループバック経路；および
    前記関連する帰還テスト信号から、前記ループバック経路のそれぞれに関連する差動ループ利得データを計算し、かつ、該差動ループ利得データの結果を受けて光通信システムの欠陥を識別する信号を出力するように構成された相関器；
    を備え、
    前記ループバック経路のそれぞれに関連する前記差動ループ利得データが、関連するループバック経路のループ利得から、該関連するループバック経路の前のループバック経路のループ利得をマイナスすることにより計算されることを特徴とする回線監視システム。
11. 前記相関器が、前記差動ループ利得データを、前記、光通信システムの前記欠陥に対応する規定の差動ループ利得欠陥シグニチャと比較するように構成されたことを特徴とする請求項１０に記載の光通信システム。
12. 前記欠陥が、前記光通信システムの過剰なファイバ損失欠陥であることを特徴とする請求項１０に記載の光通信システム。
13. 前記欠陥が、前記光通信システムの過剰な励起損失欠陥であることを特徴とする請求項１０に記載の光通信システム。
14. 前記差動ループ利得データが、差動ループ利得偏向データを含むことを特徴とする請求項１０に記載の光通信システム。
15. 前記テスト信号が、短ＬＭＥ波長信号、および、該短ＬＭＥ波長信号の波長よりも長い波長を有する長ＬＭＥ波長信号を含むことを特徴とする請求項１０に記載の光通信システム。
16. 前記短ＬＭＥ波長信号の波長が、前記光通信システムのデータ信号伝送帯域の短波長端にあり、前記長ＬＭＥ波長信号の波長が、前記光通信システムのデータ信号伝送帯域の長波長端にあることを特徴とする請求項１５に記載の光通信システム。
17. 前記テスト信号送信器が、前記テスト信号の偏光の状態を変換する偏光変換器を有することを特徴とする請求項１０に記載の光通信システム。
18. 前記ループバック経路のそれぞれが、前記第１および第２のファイバ経路に連結された関連する中継器内に配設され、該中継器のそれぞれが、前記第１のファイバ経路の信号を増幅する第１の増幅器と、前記第２のファイバ経路の信号を増幅する第２の増幅器とを有することを特徴とする請求項１０に記載の光通信システム。
19. それぞれが、第１の方向に信号を伝送する第１の光ファイバ経路と前記第１の方向と逆方向の第２の方向に信号を伝送する第２の光ファイバ経路とを連結する複数のループバック経路を備える光通信システムを監視する方法であって：
    前記第１の光ファイバ経路で信号を送信するステップ；
    前記ループバック経路のそれぞれから折り返された帰還テスト信号を前記第２の光ファイバ経路から受信するステップ；
    前記ループバック経路のそれぞれに関連する差動ループ利得データを前記帰還テスト信号から計算するステップであって、前記ループバック経路のそれぞれに関連する前記差動ループ利得データを、関連するループバック経路のループ利得から、該関連するループバック経路の前のループバック経路のループ利得をマイナスすることにより計算するステップ；および
    前記差動ループ利得データを受信して光通信システムの欠陥を識別するステップ；
    を有することを特徴とする方法。
20. 前記欠陥を識別するステップが、前記差動ループ利得データを、前記欠陥に対応する予め規定された差動ループ利得欠陥シグニチャと比較するステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
21. 前記欠陥が、前記光通信システムの過剰なファイバ損失欠陥であることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
22. 前記欠陥が、前記光通信システムの過剰な励起損失欠陥であることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
23. 前記差動ループ利得データが、差動ループ利得偏向データを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
24. 前記テスト信号が、短ＬＭＥ波長信号、および、該短ＬＭＥ波長信号の波長よりも長い波長を有する長ＬＭＥ波長信号を含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
25. 前記短ＬＭＥ波長信号の波長が、前記光通信システムのデータ信号伝送帯域の短波長端にあり、前記長ＬＭＥ波長信号の波長が、前記光通信システムのデータ信号伝送帯域の長波長端にあることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
26. 前記テスト信号送信器が、前記テスト信号の偏光の状態を変換する偏光変換器を有することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
27. 前記ループバック経路のそれぞれが、前記第１および第２のファイバ経路に連結された関連する中継器内に配設され、該中継器のそれぞれが、前記第１のファイバ経路の信号を増幅する第１の増幅器と、前記第２のファイバ経路の信号を増幅する第２の増幅器とを有することを特徴とする請求項１９に記載の方法。
28. それぞれが、第１の方向に信号を伝送する第１の光ファイバ経路と前記第１の方向と逆方向の第２の方向に信号を伝送する第２の光ファイバ経路とを連結する複数のループバック経路を備える光通信システムを監視する方法であって、
    前記第１の光ファイバ経路で信号を送信するステップ；
    前記ループバック経路のそれぞれから関連する帰還テスト信号を前記第２の光ファイバ経路から受信するステップ；
    前記ループバック経路のそれぞれに関連する利得データを前記帰還テスト信号から計算するステップ；
    前記利得データを、前記光通信システムの欠陥に起因する前記利得データの変化の挙動を示す規定の利得欠陥シグニチャと比較するステップ；および
    前記利得データと前記規定の欠陥シグニチャとの比較結果を受けて前記光通信システムの前記欠陥を識別するステップ；
    を有することを特徴とする方法。

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