JP5567188B1 - 光ノード装置および光通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】障害の発生を低コストで確実に検出することが可能な光ノード装置を提供すること。
【解決手段】センター装置と光伝送路を介して接続される光ノード装置において、センター装置から光伝送路を介して伝送される下り光を受信する下り光受信手段（ＰＤ２０１）と、センター装置に対して光伝送路を介して上り光を送信する上り光送信手段（ＬＤ部２１１）と、下り光受信手段によって受信される下り光に基づいて、障害の発生を検出する検出手段（ＣＰＵ２０８）と、検出手段によって障害の発生が検出された場合には、上り光とは異なる変調方式によって、上り光送信手段を制御し、センター装置に対して障害の発生を通知する通知手段（ＣＰＵ２０８）と、を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光ノード装置および光通信システムに関するものである。

特許文献１に記載された双方向光伝送装置では、Ｅ／Ｏ変換器に入力された電気信号が光信号に変換され、送信端から出力される。この出力信号は、１×２光スイッチを介して一方の光ファイバ線路に送出され、２×１光カプラに伝搬される。２×１光カプラは、入力した伝搬信号を他方の端子から出力し、Ｏ／Ｅ変換器の受信端に伝える。Ｏ／Ｅ変換器は、入力した光信号を電気信号に変換して出力する。何らかの原因で光ファイバ線路が断線した場合、この断線がコントロール装置で検出され、１×２光スイッチの接続状態が切り換えられる。これにより、Ｅ／Ｏ変換器の出力信号が他の光ファイバ線路に送出され、２×１光カプラを経てＯ／Ｅ変換器の受信端に伝搬される。

特開平０９−００８７２９号公報

ところで、特許文献１に開示された技術では、一方の光伝送路に障害が発生した場合、コントロール装置によってこの障害を検出することから、コントロール装置が必要となるため、コストが高くつくという問題点がある。また、送信端から定期的に受信端を呼び出し、この呼び出しに対して応答した受信端は正常であると判定する技術も存在する。しかしながら、このような方法では、受信端が応答しない理由が、光伝送路に障害が生じているためか、受信端に障害が生じているためかがわからないという問題点がある。

そこで、本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、障害の発生を低コストで確実に検出することが可能な光ノード装置および光通信システムを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、センター装置と光伝送路を介して接続される光ノード装置において、前記センター装置から前記光伝送路を介して伝送される下り光を受信する下り光受信手段と、前記センター装置に対して前記光伝送路を介して正常の場合にＲＦ信号を含む上り光を送信する上り光送信手段と、前記下り光受信手段によって受信される前記下り光に基づいて、正常でない場合の障害の発生を検出する検出手段と、前記検出手段によって障害の発生が検出された場合には、前記上り光送信手段が有する半導体レーザ素子を連続発光状態として前記ＲＦ信号を送信する代わりに、障害が発生した光ノード装置を特定するための情報および／または前記障害の内容を特定するための情報に応じて、ＣＰＵによって直接パルス駆動することにより、前記上り光が含む前記ＲＦ信号よりも低い周波数帯域を使用し、前記センター装置に対して前記障害に関する情報を、前記センター装置においてＡ／Ｄ変換によって復号可能なシリアルデータによって通知する通知手段と、を有することを特徴とする。
このような構成によれば、障害の発生を低コストで確実に検出することが可能な光ノード装置を提供することができる。

また、本発明は、センター装置と光伝送路と光ノード装置とを有する光通信システムにおいて、前記光ノード装置は、前記センター装置から前記光伝送路を介して伝送される下り光を受信する下り光受信手段と、前記センター装置に対して前記光伝送路を介して正常の場合にＲＦ信号を含む上り光を送信する上り光送信手段と、前記下り光受信手段によって受信される前記下り光に基づいて、正常でない場合の障害の発生を検出する検出手段と、前記検出手段によって障害の発生が検出された場合には、前記上り光送信手段が有する半導体レーザ素子を連続発光状態として前記ＲＦ信号を送信する代わりに、障害が発生した光ノード装置を特定するための情報および／または前記障害の内容を特定するための情報に応じて、ＣＰＵによって直接パルス駆動することにより、前記上り光が含む前記ＲＦ信号よりも低い周波数帯域を使用し、前記センター装置に対して前記障害に関する情報を、前記センター装置においてＡ／Ｄ変換によって復号可能なシリアルデータによって通知する通知手段と、を有する、ことを特徴とする。
このような構成によれば、障害の発生を低コストで確実に検出することが可能な光通信システムを提供することができる。

本発明によれば、障害の発生を低コストで確実に検出することが可能な光ノード装置および光通信システムを提供することができる。

本発明の実施形態に係る光通信システムの構成例を示す図である。 図１に示すセンター装置の構成例を示す図である。 図１に示す光ノード装置の構成例を示す図である。 上りＲＦ信号の周波数特性を示す図である。 図３に示す光ノード装置において実行される処理の一例を説明するためのフローチャートである。

次に、本発明の実施形態について説明する。

（Ａ）本発明の実施形態の構成の説明
図１は、本発明の実施形態に係る光通信システムの構成例を示す図である。この図に示すように、光通信システムは、センター装置１、光ノード装置２、および、光伝送路３を有している。

ここで、センター装置１は、上位の装置から供給されるＲＦ（Radio Frequency）信号を光信号に変換し、光伝送路３を介して光ノード装置２に伝送する。光ノード装置２は、センター装置１から光伝送路３を介して伝送される下り光を受信し、ＲＦ信号に変換して下位の装置に供給する。また、光ノード装置２は、例えば、下位の装置からの情報や、光伝送路３の状況を示す情報を光信号に変換し、光伝送路３を介してセンター装置１に送信する。なお、図１に示す例では、光ノード装置２を１つ有する構成を示しているが、例えば、光ノード装置２が複数存在する構成であってもよい。

図２は、図１に示すセンター装置１の詳細な構成例を説明する図である。図２に示すように、センター装置１は、光受信部１００、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）フィルタ１１０、光送信部１２０、および、スーパーバイザ（Supervisor）１３０を有している。

ここで、ＷＤＭフィルタ１１０は、光送信部１２０から出力される下り光と、光受信部１００に入力される上り光とを多重化する。光送信部１２０は、図示しない上位の装置から供給されるＲＦ信号（下りＲＦ信号）を光信号に変換し、ＷＤＭフィルタ１１０に出力する。

光受信部１００は、ＰＤ（Photo Diode）１０１、ＨＰＦ（High Pass Filter）１０２、ＬＰＦ（Low Pass Filter）１０３、増幅部１０４、ＡＴＴ（Attenuator）１０５、増幅部１０６、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０７、波形整形部１０８、および、メモリ１０９を有している。

ここで、ＰＤ１０１は、ＷＤＭフィルタ１１０から出力される上り光を電気信号に変換し、ＨＰＦ１０２およびＬＰＦ１０３に供給する。ＨＰＦ１０２は、ＰＤ１０１から供給される電気信号に含まれているＲＦ信号成分を抽出して増幅部１０４に供給する。ＬＰＦ１０３は、ＰＤ１０１から供給される電気信号に含まれている低域成分を抽出し、ＣＰＵ１０７に供給する。増幅部１０４は、ＨＰＦ１０２から出力されるＲＦ信号を増幅してＡＴＴ１０５に出力する。ＡＴＴ１０５は、増幅部１０４から供給されるＲＦ信号をＣＰＵ１０７によって設定された減衰量で減衰して出力する。増幅部１０６は、ＡＴＴ１０５から出力されるＲＦ信号を所定のゲインで増幅して出力する。ＣＰＵ１０７は、メモリ１０９に格納されているプログラムに基づいて各部の制御を行う。波形整形部１０８は、ＬＰＦ１０３から出力される低域成分の信号の波形を整形するとともに、信号レベルを調整してＣＰＵ１０７に供給する。ＣＰＵ１０７は、波形整形部１０８からの信号をＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換して取り込む。メモリ１０９は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）等の半導体記憶装置によって構成され、ＣＰＵ１０７が実行するプログラムおよびデータを格納する。

スーパーバイザ１３０は、システムを管理する機能を有し、例えば、光ノード装置２からセンター装置１に対して障害の発生が通知された場合にはこれを検出し、管理者に対して警告を発する。

図３は、光ノード装置２の詳細な構成例を示す図である。この図２に示すように、光ノード装置２は、ＷＤＭフィルタ２００、ＰＤ２０１、ＨＰＦ２０２、ＬＰＦ２０３、増幅部２０４、パイロット信号抽出部２０５、検波部２０６、ＤＦ（Duplex Filter）部２０７、ＣＰＵ２０８、メモリ２０９、増幅部２１０、ＬＤ部２１１、および、入出力端子２１２を有している。

ＷＤＭフィルタ２００は、下り光をＰＤ２０１に供給するとともに、ＬＤ部２１１から出力される上り光を伝送路に出力する。ＰＤ２０１は、ＷＤＭフィルタ２００から出力される上り光を対応する電気信号に変換しＨＰＦ２０２およびＬＰＦ２０３に供給する。ＨＰＦ２０２は、ＰＤ２０１から出力される電気信号から高域成分を抽出し、増幅部２０４に供給する。ＬＰＦ２０３は、ＰＤ２０１から出力される電気信号から低域成分を抽出し、ＣＰＵ２０８に供給する。ＣＰＵ２０８は、ＬＰＦ２０３から出力される信号をＡ／Ｄ変換して取り込む。増幅部２０４は、ＨＰＦ２０２から出力される高域成分を増幅して、ＤＦ部２０７とパイロット信号抽出部２０５に供給する。パイロット信号抽出部２０５は、増幅部２０４から出力される電気信号からパイロット信号を抽出して検波部２０６に供給する。検波部２０６は、パイロット信号抽出部２０５から供給される信号に含まれるパイロット信号を検波し、その結果をＣＰＵ２０８に伝える。ＤＦ部２０７は、増幅部２０４から出力された信号を入出力端子２１２に導くとともに、入出力端子２１２から入力された信号を分離して増幅部２１０に導く。入出力端子２１２は、下りＲＦ信号を出力するとともに、上りＲＦ信号が入力される。ＣＰＵ２０８は、メモリ２０９に格納されているプログラムに基づいて装置の各部を制御する。メモリ２０９は、例えば、半導体記憶装置によって構成され、ＣＰＵ２０８が実行するプログラムおよびデータを格納している。増幅部２１０は、ＤＦ２０７から出力される上りＲＦ信号を増幅してＬＤ部２１１に供給する。ＬＤ部２１１は、半導体レーザ素子を有しており、増幅部２１０またはＣＰＵ２０８から供給された信号に応じたレーザ光を出力する。

（Ｂ）本発明の実施形態の動作の説明
つぎに、本発明の実施形態の動作について説明する。センター装置１の光送信部１２０から送信された光信号は、ＷＤＭフィルタ１１０および光伝送路３を介して、下り光として光ノード装置２に伝送される。光ノード装置２では、ＷＤＭフィルタ２００によって、この下り光がＰＤ２０１に供給される。ＰＤ２０１は、下り光を電気信号に変換してＨＰＦ２０２およびＬＰＦ２０３に供給する。ＨＰＦ２０２は、ＰＤ２０１から供給される電気信号から高域成分を抽出して、増幅部２０４に供給する。ＬＰＦ２０３は、ＰＤ２０１から供給される電気信号から低域成分を抽出してＣＰＵ２０８に供給する。増幅部２０４はＰＤ２０１から供給される高域成分を増幅して、パイロット信号抽出部２０５およびＤＦ部２０７に供給する。パイロット信号抽出部２０５は、増幅部２０４から供給される高域成分に含まれているパイロット信号を抽出して検波部２０６に供給する。検波部２０６は、パイロット信号抽出部２０５から供給されるパイロット信号を検波してＣＰＵ２０８に通知する。ＣＰＵ２０８は、下り光信号の光強度を示す直流成分をＬＰＦ２０３の出力に基づいて検出するとともに、ＲＦ信号が正常であるか否かを検波部２０６の出力に基づいて検出する。なお、増幅部２０４から出力された下り光は、ＤＦ部２０７を介して入出力端子２１２から出力される。

以上の処理により、センター装置１から送信される下り光信号レベルとパイロット検波レベルが正常であると判定された場合には、ＣＰＵ２０８のＴＸＤ(送信データ端子)はＯＦＦ状態とする。ＬＤ部２１１は増幅部２１０から供給される上りＲＦ信号をアナログ変調させレーザ光に変換する。ＬＤ部２１１から出力される上り光はＷＤＭフィルタ２００および光伝送路３を経由してセンター装置１に伝送される。センター装置１は、上り光をＷＤＭフィルタ１１０によってＰＤ１０１に入力する。ＰＤ１０１は、上り光を対応する電気信号に変換してＨＰＦ１０２と、ＬＰＦ１０３に供給する。ＨＰＦ１０２は、ＰＤ１０１から出力される電気信号から上り光に対応する高域成分を抽出して増幅部１０４に供給する。増幅部１０４は、ＨＰＦ１０２から出力される高域成分を増幅してＡＴＴ１０５に供給する。ＡＴＴ１０５は、増幅部１０４から供給される高域成分の信号レベルが所定のレベルになるように調整して出力する。増幅部１０６は、ＡＴＴ１０５から出力される電気信号を増幅して後段の回路に出力する。以上の動作によって、上り光がセンター装置１に伝送される。

一方、下り光が正常ではないと判断された場合には、ＣＰＵ２０８のＴＸＤ(送信データ端子)をＯＮ状態にし、ＬＤ部２１１はＣＰＵ２０８のＴＸＤより供給されるデータ信号を、パルス変調して、下り光が異常であることを示す信号を出力する。図４は、ＬＤ部２１１から出力される信号の周波数特性を示す図である。下り光が正常である場合には、周波数帯域がｆ３〜ｆ４である上り光が出力される。一方、下り光が正常でない場合には、ＬＤ部２１１がパルス駆動され、周波数帯域がｆ１〜ｆ２であるパルス信号（シリアル信号）が出力される。なお、このパルス信号に含まれる情報としては、例えば、光ノード装置２が異常であることを示す情報がある。なお、光ノード装置が複数存在する場合には、故障した光ノード装置を特定するための情報を含ませるようにしてもよい。あるいは、ＬＰＦ２０３から出力される信号に基づく下り光の強度を示す情報や、検波部２０６から出力される信号に基づくパイロット信号のレベルを示す情報を含ませるようにしても良い。

このようにして、ＬＤ部２１１がパルス駆動されることによって生成されたシリアル信号は、光伝送路３およびＷＤＭフィルタ１１０を介してＰＤ１０１に入力される。ＰＤ１０１によって電気信号に変換されたシリアル信号は、ＬＰＦ１０３によって抽出され波形整形部１０８に供給される。より詳細には、ＬＰＦ１０３は、図４に示す周波数がｆ２以下の信号を通過させ、それを超える周波数については減衰する。これにより、ＬＰＦ１０３からは、シリアル信号が出力される。ＬＰＦ１０３から出力されたシリアル信号は、波形整形部１０８によってパルス波形が整形されるとともに、信号レベルが調整されてＣＰＵ１０７に供給される。ＣＰＵ１０７は波形整形部１０８から供給されたシリアル信号を、Ａ／Ｄ変換して元の情報に変換する。この結果、ＣＰＵ１０７は、シリアル信号に含まれている情報に基づいて、光ノード装置２が下り光を正常に受信してないことを知る。

以上に説明したように、本発明の実施形態では、光ノード装置２において、下り光を正常に受信している場合にはＬＤ部２１１の出力をＣＰＵ２０８によってアナログ変調の状態にし、増幅部２１０から供給される上り光に基づいてレーザ光を変調するようにした。また、下り光を正常に受信していない場合には、ＣＰＵ２０８によって、ＬＤ部２１１の出力をパルス変調し、光ノード装置２が下り光を正常に受信してないことを示す情報を、センター装置１に通知するようにした。このため、ステータスモニタシステムを導入せずに光ノード装置２の状態を監視することができる。また、ステータスモニタシステムの上りキャリアを使用しないことから、上り帯域を有効に活用することができる。また、このように上りキャリアを使用しないことにより、上り回線の歪み劣化を抑制することができる。また、光ノード装置２に対してステータス子機搭載する必要がなくなるので、光ノード装置２の構成を簡略化することができる。

つぎに、図５を参照して、実施形態において実行される処理の詳細について説明する。図５に示すフローチャートの処理が開始されると以下のステップが実行される。

ステップＳ１０では、ＣＰＵ２０８は、ＬＰＦ２０３の出力を参照し、光入力レベルを検出する。より詳細には、ＣＰＵ２０８は、下り光の光強度に対応するＬＰＦ２０３の出力をＡ／Ｄ変換して取り込む。

ステップＳ１１では、ＣＰＵ２０８は、ステップＳ１０で検出した光入力レベルが正常であるか否かを判定し、正常であると判定した場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）にはステップＳ１４に進み、それ以外の場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）にはステップＳ１２に進む。例えば、光入力レベルが所定の閾値よりも小さい場合には、光入力レベルが正常でないと判定してステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、ＣＰＵ２０８は、検波部２０６の出力を参照し、下りＲＦ信号レベルを検出する。より詳細には、検波部２０６の出力信号は、下りＲＦ信号のレベルに対応しているので、この出力信号を取得する。

ステップＳ１３では、ＣＰＵ２０８は、ステップＳ１２で検出した下りＲＦ信号のレベルが正常であるか否かを判定し、正常であると判定した場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）にはステップＳ１４に進み、それ以外の場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）にはステップＳ１６に進む。例えば、検波部２０６の出力が所定の閾値よりも小さい場合には、光入力レベルが正常でないと判定してステップＳ１６に進む。

ステップＳ１４では、ＣＰＵ２０８は、ＬＤ部２１１の出力をアナログ変調の状態に設定する。この結果、ＬＤ部２１１は連続発光状態になる。

ステップＳ１５では、ＤＦ部２０７から供給された信号が上りＲＦ信号として送信される。より詳細には、ＤＦ部２０７から供給された信号は、増幅部２１０を介してＬＤ部２１１に供給される。ＬＤ部２１１は、増幅部２１０から供給されたＲＦ信号に基づく上り光を生成し、ＷＤＭフィルタ２００を介してセンター装置１に向けて送信する。

ステップＳ１６では、ＣＰＵ２０８は、ＬＤ部２１１に対してパルス状の駆動電流を供給することにより、ＬＤ部２１１からシリアルデータを送信する。例えば、異常が発生したことを示す情報と、異常が発生した光ノード装置２を特定する情報と、光入力レベルが正常か否かを示す情報と、異常である場合には光入力レベルを示す情報と、下りＲＦ信号レベルが正常か否かを示す情報と、異常である場合には下りＲＦ信号レベルを示す情報とに基づいて、ＬＤ部２１１パルス駆動し、異常を示すシリアルデータを出力する。

ステップＳ１７では、障害から回復したか否かを判定し、障害から回復したと判定した場合（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）にはステップＳ１８に進み、それ以外の場合（ステップＳ１７：Ｎｏ）にはステップＳ１６に戻って同様の処理を繰り返す。

ステップＳ１８では、ＣＰＵ２０８は、処理を終了するか否かを判定し、処理を終了しないと判定した場合（ステップＳ１８：Ｎｏ）にはステップＳ１０に戻って前述の場合と同様の処理を繰り返し、それ以外の場合（ステップＳ：Ｙｅｓ）には処理を終了する。

以上の処理によれば、前述した機能を実現することが可能になる。

（Ｃ）変形実施形態の説明
以上の実施形態は一例であって、本発明が上述したような場合のみに限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、図１に示す実施形態では、通信相手となる光ノード装置が１台の場合を例に挙げて説明したが、通信相手となる光ノード装置が複数台の場合にも発明を適用することが可能である。なお、通信相手となる光ノード装置が複数台の場合であっても、図５と同様の処理を実行することで、障害の発生を通知することができる。

また、以上の各実施形態では、図１に示すように光ノード装置２からセンター装置１へは、１種類の波長の光信号を用いて通信を行うようにしたが、２種類以上の波長の光信号を用いて通信を行うことも可能である。このように複数の波長の光信号を用いる場合であっても、図５と同様の処理を実行することで、障害の発生を通知することができる。

１ センター装置
２ 光ノード装置
３ 光伝送路
１００ 光受信部
１０１ ＰＤ
１０２ ＨＰＦ
１０３ ＬＰＦ
１０４，１０６ 増幅部
１０５ ＡＴＴ
１０７ ＣＰＵ
１０９ メモリ
１１０ ＷＤＭフィルタ
１２０ 光送信部
１３０ スーパーバイザ
２００ ＷＤＭフィルタ
２０１ ＰＤ（下り光受信手段）
２０２ ＨＰＦ
２０３ ＬＰＦ
２０４，２１０ 増幅部
２０５ パイロット信号抽出部
２０６ 検波部
２０７ ＤＦ部
２０８ ＣＰＵ（検出手段、通知手段）
２０９ メモリ
２１１ ＬＤ部（上り光送信手段）
２１２ 入出力端子

Claims (2)

1. センター装置と光伝送路を介して接続される光ノード装置において、
   前記センター装置から前記光伝送路を介して伝送される下り光を受信する下り光受信手段と、
   前記センター装置に対して前記光伝送路を介して正常の場合にＲＦ信号を含む上り光を送信する上り光送信手段と、
   前記下り光受信手段によって受信される前記下り光に基づいて、正常でない場合の障害の発生を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって障害の発生が検出された場合には、前記上り光送信手段が有する半導体レーザ素子を連続発光状態として前記ＲＦ信号を送信する代わりに、障害が発生した光ノード装置を特定するための情報および／または前記障害の内容を特定するための情報に応じて、ＣＰＵによって直接パルス駆動することにより、前記上り光が含む前記ＲＦ信号よりも低い周波数帯域を使用し、前記センター装置に対して前記障害に関する情報を、前記センター装置においてＡ／Ｄ変換によって復号可能なシリアルデータによって通知する通知手段と、
   を有することを特徴とする光ノード装置。
2. センター装置と光伝送路と光ノード装置とを有する光通信システムにおいて、
   前記光ノード装置は、
   前記センター装置から前記光伝送路を介して伝送される下り光を受信する下り光受信手段と、
   前記センター装置に対して前記光伝送路を介して正常の場合にＲＦ信号を含む上り光を送信する上り光送信手段と、
   前記下り光受信手段によって受信される前記下り光に基づいて、正常でない場合の障害の発生を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって障害の発生が検出された場合には、前記上り光送信手段が有する半導体レーザ素子を連続発光状態として前記ＲＦ信号を送信する代わりに、障害が発生した光ノード装置を特定するための情報および／または前記障害の内容を特定するための情報に応じて、ＣＰＵによって直接パルス駆動することにより、前記上り光が含む前記ＲＦ信号よりも低い周波数帯域を使用し、前記センター装置に対して前記障害に関する情報を、前記センター装置においてＡ／Ｄ変換によって復号可能なシリアルデータによって通知する通知手段と、を有する、
   ことを特徴とする光通信システム。
   

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