JP5970412B2 - 二重化光線路の光路遅延測定方法とその測定装置 - Google Patents
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Description
本発明は、支障移転工事等における光線路切替時の一時的な迂回路を構成するために二重化された光線路の光路長差検出技術に関する。
近年、光通信網の支障移転工事等において、通信サービスを維持しながら、現用回線から移転先回線にサービス移転させることを可能とするサービス無瞬断切替技術が開発されている（例えば、非特許文献１参照）。この切替技術で利用される従来の二重化光線路の光路遅延測定方法では、二重化区間をはさむ上部側と下部側に一対（２箇所）の光入出力ポートを用意したうえで、一方の入力ポートから同一波長の試験信号光を入力し、もう一方の出力ポートから合波された試験信号光のみを取り出して、光のビート周波数を利用して光路長差を検出し、光路遅延を測定するようにしている。
ところで、この方法では、現用光線路において、二重化区間の上部側では、光入出力ポートとして交換局内の光カプラなどを流用できるが、下部側に光入出力ポートを取り付けることは容易なことではないため、実現性に乏しい。また、光路長差の検出に光ビート周波数を利用するため、光路長調整に電気遅延器（非特許文献２参照）が使えないなどの問題があった。
東、他：光アクセス媒体切り替え方式の基礎検討−サービス無瞬断光媒体切り替えシステム−，信学技法OFT2008-52, pp.27-31, 2008.
可変電気遅延器を用いた光線路無瞬断切替システムの基本検討，信学技法OFT2012-46, pp.23-26, 2012.
以上のように、従来の二重化光線路の光路遅延測定方法では、下部側に光入出力ポートを取り付けることは容易なことではないため、実現性に乏しい、光路長差の検出に光ビート周波数を利用するため、光路長調整に電気遅延器が使えないなどの問題があった。
そこで、本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、本線路（現用光線路）に対する副線路（迂回光線路）について、試験光を入射することなく光路遅延を測定することができ、しかも副線路への電気遅延器の適用が可能となる二重化光線路の光路遅延測定方法とその測定装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明に係る二重化光線路の光路遅延測定方法は、以下の３つの態様で構成される。
（１）上流側伝送装置及び下流側伝送装置間を結ぶ光ファイバによる現用光線路に対して光ファイバによる迂回光線路の両端部をそれぞれ上流側光カプラ、下流側光カプラにより結合して構成される二重化光線路の光路遅延を計測する光路遅延測定方法であって、前記下流側伝送装置から発せられる第１の波長の上り信号光を前記下流側光カプラにて前記現用光線路及び前記迂回光線路に二分岐し、前記分岐された上り信号光を試験光として前記迂回光線路を伝搬させ、当該迂回光線路にて第１の波長から第２の波長に変換し、前記第２の波長に変換された試験光を前記現用光線路に分岐され伝搬する第１の波長の上り信号光と前記上流側光カプラで合波し、前記合波された上り信号光と試験光を波長分割光カプラで第１の波長の光信号と第２の波長の光信号に分波し、前記分波された第１の波長の光信号の光電流を検出してデジタル信号に変換し、前記分波された第２の波長の光信号の光電流を検出してデジタル信号に変換し、前記２つのデジタル信号の相互相関を解析することで二重化光線路の光路遅延を測定することを特徴とする。
（１）上流側伝送装置及び下流側伝送装置間を結ぶ光ファイバによる現用光線路に対して光ファイバによる迂回光線路の両端部をそれぞれ上流側光カプラ、下流側光カプラにより結合して構成される二重化光線路の光路遅延を計測する光路遅延測定方法であって、前記下流側伝送装置から発せられる第１の波長の上り信号光を前記下流側光カプラにて前記現用光線路及び前記迂回光線路に二分岐し、前記分岐された上り信号光を試験光として前記迂回光線路を伝搬させ、当該迂回光線路にて第１の波長から第２の波長に変換し、前記第２の波長に変換された試験光を前記現用光線路に分岐され伝搬する第１の波長の上り信号光と前記上流側光カプラで合波し、前記合波された上り信号光と試験光を波長分割光カプラで第１の波長の光信号と第２の波長の光信号に分波し、前記分波された第１の波長の光信号の光電流を検出してデジタル信号に変換し、前記分波された第２の波長の光信号の光電流を検出してデジタル信号に変換し、前記２つのデジタル信号の相互相関を解析することで二重化光線路の光路遅延を測定することを特徴とする。
（２）上流側伝送装置及び下流側伝送装置間を結ぶ光ファイバによる現用光線路に対して光ファイバによる迂回光線路の両端部をそれぞれ上流側光カプラ、下流側光カプラにより結合して構成される二重化光線路の光路遅延を計測する光路遅延測定方法であって、前記下流側伝送装置から発せられる第１の波長の上り信号光を前記下流側光カプラにて前記現用光線路及び前記迂回光線路に二分岐し、前記分岐された上り信号光を試験光として前記迂回光線路を伝搬させ、当該迂回光線路にて第１の波長の試験光を電気信号に変換し、当該迂回光線路にて前記電気信号を電気遅延器に通して遅延させ、当該迂回光線路にて前記遅延された電気信号を第２の波長の試験光に変換し、前記第２の波長に変換された試験光を前記現用光線路に分岐され伝搬する第１の波長の上り信号光と前記上流側光カプラで合波し、前記合波された上り信号光と試験光を波長分割光カプラで第１の波長の光信号と第２の波長の光信号に分波し、前記分波された第１の波長の光信号の光電流を検出してデジタル信号に変換し、前記分波された第２の波長の光信号の光電流を検出してデジタル信号に変換し、前記２つのデジタル信号のパターンマッチングを排他的論理和回路を用いてモニタリングし、前記排他的論理和回路の出力の平均値が１になるように前記電気遅延器にて遅延の調整を行うことで現用光線路長と迂回光線路長の一致を測定することを特徴とする。
（３）上流側伝送装置及び下流側伝送装置間を結ぶ光ファイバによる現用光線路に対して光ファイバによる迂回光線路の両端部をそれぞれ上流側光カプラ、下流側光カプラにより結合して構成される二重化光線路の光路遅延を計測する光路遅延測定方法であって、前記下流側伝送装置から発せられる第１の波長の上り信号光を前記下流側光カプラにて前記現用光線路及び前記迂回光線路に二分岐し、前記分岐された上り信号光を試験光として前記迂回光線路を伝搬させ、当該迂回光線路にて第１の波長から第２の波長に変換し、前記第２の波長に変換された試験光を前記現用光線路に分岐され伝搬する第１の波長の上り信号光と前記上流側光カプラで合波し、前記合波された上り信号光と試験光を波長分割光カプラで第１の波長の光信号と第２の波長の光信号に分波し、前記分波された第１の波長の光信号の光電流を検出し、前記分波された第２の波長の光信号の光電流を検出し、前記２つの光電流の時間進みに比例したパルス信号を生成し、前記２つの光電流の時間遅れに比例したパルス信号を生成し、前記２つのパルス信号それぞれの直流成分を抽出し、前記直流成分の大きさから二重化光線路の光路遅延を測定することを特徴とする。
また、本発明に係る二重化光線路の光路遅延措定装置は、以下の３つの態様で構成される。
（４）上流側伝送装置及び下流側伝送装置間を結ぶ光ファイバによる現用光線路に対して光ファイバによる迂回光線路の両端部をそれぞれ結合して構成される二重化光線路の光路遅延を計測する光路遅延測定装置であって、前記下流側伝送装置から発せられる第１の波長の上り信号光を前記現用光線路及び前記迂回光線路に二分岐する下流側光カプラと、前記分岐された上り信号光を試験光として前記迂回光線路を伝搬させ、当該迂回光線路にて第１の波長から第２の波長に変換する波長変換手段と、前記第２の波長に変換された試験光を前記現用光線路に分岐され伝搬する第１の波長の上り信号光と合波させる上流側光カプラと、前記合波された上り信号光と試験光を第１の波長の光信号と第２の波長の光信号に分波する波長分割光カプラと、前記分波された第１の波長の光信号の光電流を検出してデジタル信号に変換する第１の光−電気変換手段と、前記分波された第２の波長の光信号の光電流を検出してデジタル信号に変換する第２の光−電気変換手段と、前記２つのデジタル信号の相互相関を解析することで二重化光線路の光路遅延を測定する相関器とを具備することを特徴とする。
（４）上流側伝送装置及び下流側伝送装置間を結ぶ光ファイバによる現用光線路に対して光ファイバによる迂回光線路の両端部をそれぞれ結合して構成される二重化光線路の光路遅延を計測する光路遅延測定装置であって、前記下流側伝送装置から発せられる第１の波長の上り信号光を前記現用光線路及び前記迂回光線路に二分岐する下流側光カプラと、前記分岐された上り信号光を試験光として前記迂回光線路を伝搬させ、当該迂回光線路にて第１の波長から第２の波長に変換する波長変換手段と、前記第２の波長に変換された試験光を前記現用光線路に分岐され伝搬する第１の波長の上り信号光と合波させる上流側光カプラと、前記合波された上り信号光と試験光を第１の波長の光信号と第２の波長の光信号に分波する波長分割光カプラと、前記分波された第１の波長の光信号の光電流を検出してデジタル信号に変換する第１の光−電気変換手段と、前記分波された第２の波長の光信号の光電流を検出してデジタル信号に変換する第２の光−電気変換手段と、前記２つのデジタル信号の相互相関を解析することで二重化光線路の光路遅延を測定する相関器とを具備することを特徴とする。
（５）上流側伝送装置及び下流側伝送装置間を結ぶ光ファイバによる現用光線路に対して光ファイバによる迂回光線路の両端部をそれぞれ結合して構成される二重化光線路の光路遅延を計測する光路遅延測定装置であって、前記下流側伝送装置から発せられる第１の波長の上り信号光を前記現用光線路及び前記迂回光線路に二分岐する下流側光カプラと、前記分岐された上り信号光を試験光として前記迂回光線路を伝搬させ、当該迂回光線路にて第１の波長の試験光を電気信号に変換する光−電気変換器と、当該迂回光線路にて前記電気信号を遅延する電気遅延器と、当該迂回光線路にて前記遅延された電気信号を第２の波長の試験光に変換する電気−光変換器と、前記第２の波長に変換された試験光を前記現用光線路に分岐され伝搬する第１の波長の上り信号光と合波する上流側光カプラと、前記合波された上り信号光と試験光を第１の波長の光信号と第２の波長の光信号に分波する波長分割光カプラと、前記分波された第１の波長の光信号の光電流を検出してデジタル信号に変換する第１の光−電気変換手段と、前記分波された第２の波長の光信号の光電流を検出してデジタル信号に変換する第２の光−電気変換手段と、前記２つのデジタル信号のパターンマッチングをモニタリングする排他的論理和回路とを具備し、前記排他的論理和回路の出力の平均値が１になるように前記電気遅延器にて遅延の調整を行うことで現用光線路長と迂回光線路長の一致を測定することを特徴とする。
（６）上流側伝送装置及び下流側伝送装置間を結ぶ光ファイバによる現用光線路に対して光ファイバによる迂回光線路の両端部をそれぞれ結合して構成される二重化光線路の光路遅延を計測する光路遅延測定装置であって、前記下流側伝送装置から発せられる第１の波長の上り信号光を前記現用光線路及び前記迂回光線路に二分岐する下流側光カプラと、前記分岐された上り信号光を試験光として前記迂回光線路を伝搬させ、当該迂回光線路にて第１の波長から第２の波長に変換する波長変換手段と、前記第２の波長に変換された試験光を前記現用光線路に分岐され伝搬する第１の波長の上り信号光と合波する上流側光カプラと、前記合波された上り信号光と試験光を第１の波長の光信号と第２の波長の光信号に分波する波長分割光カプラと、前記分波された第１の波長の光信号の光電流を検出する第１の光−電気変換器と、前記分波された第２の波長の光信号の光電流を検出する第２の光−電気変換器と、前記２つの光電流の時間進みに比例したパルス信号を生成する第１のパルス信号生成手段と、前記２つの光電流の時間遅れに比例したパルス信号を生成する第２のパルス信号生成手段と、前記２つのパルス信号それぞれの直流成分を抽出し、前記直流成分の大きさから二重化光線路の光路遅延を測定する測定手段とを具備することを特徴とする。
本発明では、下流側伝送装置から出力されるランダムパルス光信号に着目し、これを活用することで、試験光の入射を不要とする。また、光路遅延の測定方法に着目し、光ビート周波数を利用しない測定方法（波長別に光電変換後のデジタル電気信号を利用した相関相互関数による検出方法、ＥＸ−ＮＯＲ回路を利用したデジタル信号のパターンマッチングによる検出方法、或いは位相検出器を利用した検出方法）とすることで、電気遅延器の使用を可能とする。
したがって、本発明によれば、本線路（現用光線路）に対する副線路（迂回光線路）について、試験光を入射することなく光路遅延を測定することができ、しかも副線路への電気遅延器の適用が可能となる二重化光線路の光路遅延測定方法とその測定装置を提供することができる。
添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る第１の実施形態である、二重化光線路とその光路遅延測定装置の構成を示すブロック図である。図１において、１１は伝送装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）、１２は伝送装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）、１３，１４は光カプラ、１６，１１２は電気−光変換器、１１０，１１３，１１６は光−電気変換器、１７は波長分割多重方式（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）光カプラ、１８は現用光線路、１９は迂回光線路、１１１は電気遅延器、１１４はデジタル相関器、１１５は信号処理及び結果表示部である。
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る第１の実施形態である、二重化光線路とその光路遅延測定装置の構成を示すブロック図である。図１において、１１は伝送装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）、１２は伝送装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）、１３，１４は光カプラ、１６，１１２は電気−光変換器、１１０，１１３，１１６は光−電気変換器、１７は波長分割多重方式（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）光カプラ、１８は現用光線路、１９は迂回光線路、１１１は電気遅延器、１１４はデジタル相関器、１１５は信号処理及び結果表示部である。
伝送装置（ＯＬＴ）１１と伝送装置（ＯＮＵ）１２の間は現用光線路１８で結ばれており、データ信号が送受信されている。迂回光線路１９は一対の光カプラ１３，１４を用いて現用光線路１８の両端に結合される。迂回光線路１９は光−電気変換器１１０、電気遅延器１１１、電気−光変換器１１２で構成されており、光−電気変換器１１０にて受光した信号を電気信号に変換し、当該電気遅延器１１０において信号の遅延を制御し、電気−光変換器１１２にて再度光信号に変換し出射する。この迂回光線路１９の構成によれば、例えば非特許文献２で照会しているように、MICREL社の半導体ディレイラインを用いることで10 psの分解能で信号の遅延を制御することができる。
尚、本実施形態では、迂回光線路１９は伝送装置（ＯＮＵ）１２からのデータ信号のみ伝送装置（ＯＬＴ）１１へ通すものとする。伝送装置（ＯＬＴ）１１と伝送装置（ＯＮＵ）１２との間でデータ信号を相互に送受信する場合は、伝送装置（ＯＬＴ）１１から伝送装置（ＯＮＵ）１２へデータ信号を通す迂回光線路１９と同じ迂回光線路を別個に用意する。
以下に、現用光線路１８と迂回光線路１９の光路遅延を計測する方法を説明する。
ＯＮＵ１２から出射されるランダムパルス光信号は光カプラ１４にて二分岐され、それぞれ現用光線路１８及び迂回光線路１９に入射される。ここで、ランダムパルス光信号とはデータ信号を意味する。
ＯＮＵ１２から出射されるランダムパルス光信号は光カプラ１４にて二分岐され、それぞれ現用光線路１８及び迂回光線路１９に入射される。ここで、ランダムパルス光信号とはデータ信号を意味する。
迂回光線路１９に入射されたランダムパルス光信号は光−電気変換器１１０に入力され、ここでランダムパルス電気信号に変換される。このランダムパルス電気信号は、電気遅延器１１１にて遅延制御された後、電気−光変換器１１２にて波長λ2のランダムパルス光信号に変換される。
一方、現用光線路１８を通ったランダムパルス光信号は、光カプラ１３にて迂回光線路１９を通った波長λ2のランダムパルス光信号と合波される。当該合波したランダムパルス光信号はＷＤＭカプラ１７にて波長λ1とλ2のランダムパルス光信号に分波され、各々光−電気変換器１１３，１１６にてランダムパルス電気信号に変換された後、デジタル相関器１１４に入力され信号解析される。入力された当該ランダムパルス電気信号は現用光線路１８と迂回光線路１９の光路遅延が解析され、結果表示器１１５に表示される。
図２を用いてデジタル相関器内部の信号処理について説明する。図２は図１に示すデジタル相関器内部の処理の流れを説明するためのタイミング波形図であり、（ａ）は現用光線路長と迂回光線路長とが一致していない場合、（ｂ）は現用光線路長と迂回光線路長とが一致している場合を示している。
光−電気変換器１１３，１１６で光電変換された波長λ1及びλ2のランダムパルス電気信号はデジタル相関器１１４に入力され、内部の比較器にてそれぞれ"0"と"1"のデジタル信号に変換される。次に、波長λ1及びλ2のデジタル信号のパターンの相互相関を解析する。例えば、図２（ａ）に示すように、現用光線路長と迂回光線路長が一致していない場合、波長λ1及びλ2のデジタル信号のパターンは不一致を示すことから、当該ビットずれを測定することで現用光線路と迂回光線路の遅延を示す。図２（ｂ）に示すように、デジタル信号のパターンが一致したとき、現用光線路長と迂回光線路長に遅延が生じていないことがわかる。このとき、遅延の正負の符号判別から現用光線路（もしくは迂回光線路）の長短を判定することができる。
また、遅延の検出分解能はデジタル相関器1ビット分であり、用いたランダムパルス信号の周波数の逆数に相当する。もし、用いたランダムパルス信号の周波数が1.25GHzである場合は800 psとなる。800 psより短い遅延を測定する場合は、ランダムパルス信号の周波数を上げることで高分解能化が可能である。但し、ＯＮＵ１２からの出力信号の周波数の値は固定であるため、実際には他の手法（例えば、第３の実施形態に記載の位相検出法）が有効である。
（第２の実施形態）
第１の実施形態に記載のデジタル相関器を用いた手法より、より低コストにて遅延を検出する方法を第２の実施形態に示す。
図３は本発明の第２の実施形態である、二重化光線路とその光路遅延測定装置の構成を示すブロック図である。図３において、図１と同一部分には同一符号にて示し、ここではその説明を省略する。図３において、３１４，３１５は比較器、３１６はＥＸ−ＮＯＲ回路である。本実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、波長λ1及びλ2のランダムパルス光信号が光−電気変換器１１３，１１６にて光電変換された後、比較器３１４，３１５及びＥＸ−ＮＯＲ回路３１６に入力されて遅延を確認する点である。
第１の実施形態に記載のデジタル相関器を用いた手法より、より低コストにて遅延を検出する方法を第２の実施形態に示す。
図３は本発明の第２の実施形態である、二重化光線路とその光路遅延測定装置の構成を示すブロック図である。図３において、図１と同一部分には同一符号にて示し、ここではその説明を省略する。図３において、３１４，３１５は比較器、３１６はＥＸ−ＮＯＲ回路である。本実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、波長λ1及びλ2のランダムパルス光信号が光−電気変換器１１３，１１６にて光電変換された後、比較器３１４，３１５及びＥＸ−ＮＯＲ回路３１６に入力されて遅延を確認する点である。
次に、比較器３１４，３１５及びＥＸ−ＮＯＲ回路３１６の具体的な動作について、図４と図５を用いて説明する。図４は図３に示すＥＸ−ＮＯＲ回路３１６を用いた遅延確認の流れを説明するためのタイミング波形図であり、（ａ）は現用光線路長と迂回光線路長が不一致の場合、図４（ｂ）は現用光線路長と迂回光線路長が一致している場合を示している。図５は図３に示す電気遅延器１１１の掃引時間とＥＸ−ＮＯＲ回路３１６の出力の平均値との関係を示す特性図である。
光−電気変換器１１３，１１６で光電変換された波長λ1及びλ2のランダムパルス電気信号は比較器３１４，３１５に入力され、それぞれ"0"と"1"のデジタル信号に変換される。当該デジタル信号はＥＸ−ＮＯＲ（Exclusive-NOR）回路３１６に入力され、論理演算される。ＥＸ−ＮＯＲ回路３１６は２つの入力が同じとき出力が１になる。つまり、２つの入力値が”0”,”0”または”1”，”1”の時に出力が”1”となり、”0”，”1”もしくは”1”，”0”の時に”0”を出力する。したがって、図４（ａ）に示すように、現用光線路長と迂回光線路長が一致していない場合、ＥＸ−ＮＯＲ回路３１６に入力するデジタル信号のパターンはずれることから”0”が支配的となり、平均すると１を下回る。現用光線路長と迂回光線路長が一致する場合、同じデジタル信号が入力されるため、ＥＸ−ＮＯＲ回路３１６の出力は”１”となる。これにより、当該手法によれば、現用光線路長と迂回光線路長の一致かどうかを判定できる。したがって、遅延を求める場合は、図５に示すように、電気遅延器１１１にて遅延を掃引しながらＥＸ−ＮＯＲ回路３１６の出力をモニタリングし、出力の平均値が”1”になったときの掃引時間を遅延量として検出する。また、現用光線路長と迂回光線路長の一致を示すものとして検出する。
遅延の検出分解能はランダムパルス信号の１パルス幅分であり、周波数の逆数に相当する。もし、用いたランダムパルス信号の周波数が1.25GHzである場合は800 psとなる。800 psより短い遅延を測定する場合は、第１の実施形態と同様にランダムパルス信号の周波数を上げるか、もしくは次に説明する第３の実施形態に記載の位相検出法が有効である。
尚、今回、ＯＮＵ１２の符号信号を試験信号に用いたが、本手法において、現用光線路と迂回光線路を伝搬する信号を利用すればよく、別途試験信号を用意して現用光線路（もしくは迂回光線路）に入射するようにしてもよい。
また、ＥＸ−ＮＯＲ回路の代わりにＥＸ−ＯＲ回路を利用してもよい。
また、ＥＸ−ＮＯＲ回路の代わりにＥＸ−ＯＲ回路を利用してもよい。
（第３の実施形態）
実施例１及び２に記載の手法より高分解能に遅延を検出する方法を第３の実施形態に示す。
図６は本発明の第３の実施形態である、二重化光線路とその光路遅延測定装置の構成を示すブロック図である。図６において、図１と同一部分には同一符号を付して示し、ここではその説明を省略する。
図６において、１１Ａは位相検出器、１１Ｂ，１１Ｃはローパスフィルタ、１１Ｄ，１１ＥはＡ／Ｄ変換器である。本実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、波長λ1及びλ2のランダムパルス光信号が各々光−電気変換器１１３，１１６にてランダムパルス電気信号に変換された後、それぞれ位相検出器１１ＡのＲポート及びＳポートへ入力されることにある。詳細は次の段落で説明するが、位相検出器１１Ａでは現用光線路１８に対する迂回光線路１９の光路遅延がランダムパルス光信号の１パルス以内の場合、遅延進み／遅れによりＵポートもしくはＤポートから周期的パルス信号が出力される。当該周期的パルス信号はローパスフィルタ１１Ｂまたは１１Ｃに入力され、ここでＤＣ成分（直流成分）を抽出される。抽出されたＤＣ成分はＡ／Ｄ変換器１１４及び１１７でサンプリングされ、信号処理及び結果表示部６１５にて簡単な信号解析から、現用光線路１８と迂回光線路１９の光路遅延が測定される。
実施例１及び２に記載の手法より高分解能に遅延を検出する方法を第３の実施形態に示す。
図６は本発明の第３の実施形態である、二重化光線路とその光路遅延測定装置の構成を示すブロック図である。図６において、図１と同一部分には同一符号を付して示し、ここではその説明を省略する。
図６において、１１Ａは位相検出器、１１Ｂ，１１Ｃはローパスフィルタ、１１Ｄ，１１ＥはＡ／Ｄ変換器である。本実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、波長λ1及びλ2のランダムパルス光信号が各々光−電気変換器１１３，１１６にてランダムパルス電気信号に変換された後、それぞれ位相検出器１１ＡのＲポート及びＳポートへ入力されることにある。詳細は次の段落で説明するが、位相検出器１１Ａでは現用光線路１８に対する迂回光線路１９の光路遅延がランダムパルス光信号の１パルス以内の場合、遅延進み／遅れによりＵポートもしくはＤポートから周期的パルス信号が出力される。当該周期的パルス信号はローパスフィルタ１１Ｂまたは１１Ｃに入力され、ここでＤＣ成分（直流成分）を抽出される。抽出されたＤＣ成分はＡ／Ｄ変換器１１４及び１１７でサンプリングされ、信号処理及び結果表示部６１５にて簡単な信号解析から、現用光線路１８と迂回光線路１９の光路遅延が測定される。
但し、第３の実施形態において、信号パターンはランダムでも周期的でもどちらでもよい。
次に、位相検出器１１Ａの具体的な構成と動作について、図７から図９を参照して説明する。図７は図６に示す位相検出器の具体的な構成を示すブロック図、図８は図６に示位相検出器の入出力関係を示す波形図、図９は図６に示す位相検出器のＵ／Ｄポートから出力された周期的パルス信号のＤＣ成分と光路遅延との関係を示す特性図である。
次に、位相検出器１１Ａの具体的な構成と動作について、図７から図９を参照して説明する。図７は図６に示す位相検出器の具体的な構成を示すブロック図、図８は図６に示位相検出器の入出力関係を示す波形図、図９は図６に示す位相検出器のＵ／Ｄポートから出力された周期的パルス信号のＤＣ成分と光路遅延との関係を示す特性図である。
図６に示す位相検出器１１Ａは、具体的には図７に示すように、２つのＲＳ型フリップフロップ回路とＡＮＤ回路を用いた回路を基に構成されている。当該位相検出器１１Ａのタイミングチャートを図８に示す。
位相検出器１１Ａにおいて、図８（ａ）に示すように、Ｒポートに入力された波長λ1の周期的パルス信号に対してＳポートに入力された波長λ2の周期的パルス信号に"1"パルス幅以内の光路遅延（時間遅れ）が生じている場合、Ｒポートのパルス幅の立下りからＳポートのパルス幅の立下りまでをパルス幅とした信号が、Ｕポートから出力される。
位相検出器１１Ａにおいて、図８（ａ）に示すように、Ｒポートに入力された波長λ1の周期的パルス信号に対してＳポートに入力された波長λ2の周期的パルス信号に"1"パルス幅以内の光路遅延（時間遅れ）が生じている場合、Ｒポートのパルス幅の立下りからＳポートのパルス幅の立下りまでをパルス幅とした信号が、Ｕポートから出力される。
一方で、図８（ｂ）に示すように、Ｓポートに入力された波長λ2の周期的パルス信号に対してＲポートに入力された波長λ1の周期的パルス信号に"1"パルス幅以内の光路遅延（時間進み）が生じている場合は、Ｓポートのパルス幅の立下りからＲポートのパルス幅の立下りまでをパルス幅とした信号が、Ｄポートから出力される。
Ｕ／Ｄポートから出力された周期的パルス信号のＤＣ成分と光路遅延との関係を図９に示す。ここで、Tsはパルス幅を示す。当該ＤＣ成分は最大値を"1"、最小値を"0"に規格化している。理論的には時間遅れが小さいほど、Ｕポートから出力される周期的パルス信号のパルス幅は小さくなり、ＤＣ成分の強度も低くなる。このとき、Ｄポートからの出力は"0"である。一方で、時間進みが小さいほど、Ｄポートから出力される周期的パルス信号のパルス幅は小さくなり、ＤＣ成分の強度も低くなる。このとき、Ｕポートからの出力は"0"である。したがって、Ｕ／Ｄポートの出力から時間進み／遅れを判別することができ、ＤＣ成分の強度から光路遅延がわかる。
次に、光路遅延τの分解能について述べる。分解能は利用するＡ／Ｄ変換器の垂直分解能及びパルス幅Tsにて決定される。例えば、8 bitの垂直分解能を有するＡ／Ｄ変換器を利用した場合、1パルス幅を256分割するので、800 psのパルス幅とすると3.125 psの分解能で光路遅延を測定することが可能である。8 bitの垂直分解能は一般的なＡ／Ｄ変換器において満たすことは容易であり、当該分解能は電気遅延器１１１で信号の遅延の制御可能な分解能である10 psよりも小さく、光路遅延を計測するために十分な分解能といえる。
第１乃至第３の実施形態のそれぞれの手法における測定できる遅延時間の範囲について述べる。遅延時間が試験信号のパルス幅の時間より長い場合は、直接的に遅延量を決定することができ、長短判別も可能なデジタル相関解析（第１の実施形態に記載）や低コストで実現できる見込みがあるＥＸ−ＮＯＲフィルタと遅延器の併用（第２の実施形態に記載）の利用が適している。また、遅延時間が試験信号のパルス幅の時間より短い場合は、位相検出法（第３の実施形態に記載）を用いてピコセカンドオーダの高精度な遅延を直接かつ長短判別も決定することができる。
したがって、上記第１乃至第３の実施形態は、ＯＮＵ１２からの上り信号を試験信号として利用しているので、一方向のみの伝送路損失のみの試験光強度の減衰量で、現用光線路と迂回線路の光路遅延を測定可能となる。また、上記実施形態を組み合わせることで、現用光線路と迂回線路の光路遅延を広範囲かつ正確に測定することができる。
尚、本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よい。
１１…伝送装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）、
１２…伝送装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）、
１３，１４…光カプラ、
１６，１１２…電気−光変換器、
１１０，１１３，１１６…光−電気変換器、
１７…波長分割多重方式（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）光カプラ、
１８…現用光線路、
１９…迂回光線路、
１１１…電気遅延器、
１１４…デジタル相関器、
１１５…信号処理及び結果表示部、
３１４，３１５…比較器、
３１６…ＥＸ−ＮＯＲ回路、
１１Ａ…位相検出器、
１１Ｂ，１１Ｃ…ローパスフィルタ、
１１Ｄ，１１Ｅ…Ａ／Ｄ変換器。
１２…伝送装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）、
１３，１４…光カプラ、
１６，１１２…電気−光変換器、
１１０，１１３，１１６…光−電気変換器、
１７…波長分割多重方式（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）光カプラ、
１８…現用光線路、
１９…迂回光線路、
１１１…電気遅延器、
１１４…デジタル相関器、
１１５…信号処理及び結果表示部、
３１４，３１５…比較器、
３１６…ＥＸ−ＮＯＲ回路、
１１Ａ…位相検出器、
１１Ｂ，１１Ｃ…ローパスフィルタ、
１１Ｄ，１１Ｅ…Ａ／Ｄ変換器。
Claims (6)
- 上流側伝送装置及び下流側伝送装置間を結ぶ光ファイバによる現用光線路に対して光ファイバによる迂回光線路の両端部をそれぞれ上流側光カプラ、下流側光カプラにより結合して構成される二重化光線路の光路遅延を計測する光路遅延測定方法であって、
前記下流側伝送装置から発せられる第１の波長の上り信号光を前記下流側光カプラにて前記現用光線路及び前記迂回光線路に二分岐し、
前記分岐された上り信号光を試験光として前記迂回光線路を伝搬させ、当該迂回光線路にて第１の波長から第２の波長に変換し、
前記第２の波長に変換された試験光を前記現用光線路に分岐され伝搬する第１の波長の上り信号光と前記上流側光カプラで合波し、
前記合波された上り信号光と試験光を波長分割光カプラで第１の波長の光信号と第２の波長の光信号に分波し、
前記分波された第１の波長の光信号の光電流を検出してデジタル信号に変換し、
前記分波された第２の波長の光信号の光電流を検出してデジタル信号に変換し、
前記２つのデジタル信号の相互相関を解析することで二重化光線路の光路遅延を測定する
ことを特徴とする二重化光線路の光路遅延測定方法。 - 上流側伝送装置及び下流側伝送装置間を結ぶ光ファイバによる現用光線路に対して光ファイバによる迂回光線路の両端部をそれぞれ上流側光カプラ、下流側光カプラにより結合して構成される二重化光線路の光路遅延を計測する光路遅延測定方法であって、
前記下流側伝送装置から発せられる第１の波長の上り信号光を前記下流側光カプラにて前記現用光線路及び前記迂回光線路に二分岐し、
前記分岐された上り信号光を試験光として前記迂回光線路を伝搬させ、
当該迂回光線路にて第１の波長の試験光を電気信号に変換し、
当該迂回光線路にて前記電気信号を電気遅延器に通して遅延させ、
当該迂回光線路にて前記遅延された電気信号を第２の波長の試験光に変換し、
前記第２の波長に変換された試験光を前記現用光線路に分岐され伝搬する第１の波長の上り信号光と前記上流側光カプラで合波し、
前記合波された上り信号光と試験光を波長分割光カプラで第１の波長の光信号と第２の波長の光信号に分波し、
前記分波された第１の波長の光信号の光電流を検出してデジタル信号に変換し、
前記分波された第２の波長の光信号の光電流を検出してデジタル信号に変換し、
前記２つのデジタル信号のパターンマッチングを排他的論理和回路を用いてモニタリングし、
前記排他的論理和回路の出力の平均値が１になるように前記電気遅延器にて遅延の調整を行うことで現用光線路長と迂回光線路長の一致を測定することを特徴とする二重化光線路の光路遅延測定方法。 - 上流側伝送装置及び下流側伝送装置間を結ぶ光ファイバによる現用光線路に対して光ファイバによる迂回光線路の両端部をそれぞれ上流側光カプラ、下流側光カプラにより結合して構成される二重化光線路の光路遅延を計測する光路遅延測定方法であって、
前記下流側伝送装置から発せられる第１の波長の上り信号光を前記下流側光カプラにて前記現用光線路及び前記迂回光線路に二分岐し、
前記分岐された上り信号光を試験光として前記迂回光線路を伝搬させ、当該迂回光線路にて第１の波長から第２の波長に変換し、
前記第２の波長に変換された試験光を前記現用光線路に分岐され伝搬する第１の波長の上り信号光と前記上流側光カプラで合波し、
前記合波された上り信号光と試験光を波長分割光カプラで第１の波長の光信号と第２の波長の光信号に分波し、
前記分波された第１の波長の光信号の光電流を検出し、
前記分波された第２の波長の光信号の光電流を検出し、
前記２つの光電流の時間進みに比例したパルス信号を生成し、
前記２つの光電流の時間遅れに比例したパルス信号を生成し、
前記２つのパルス信号それぞれの直流成分を抽出し、
前記直流成分の大きさから二重化光線路の光路遅延を測定することを特徴とする二重化光線路の光路遅延測定方法。 - 上流側伝送装置及び下流側伝送装置間を結ぶ光ファイバによる現用光線路に対して光ファイバによる迂回光線路の両端部をそれぞれ結合して構成される二重化光線路の光路遅延を計測する光路遅延測定装置であって、
前記下流側伝送装置から発せられる第１の波長の上り信号光を前記現用光線路及び前記迂回光線路に二分岐する下流側光カプラと、
前記分岐された上り信号光を試験光として前記迂回光線路を伝搬させ、当該迂回光線路にて第１の波長から第２の波長に変換する波長変換手段と、
前記第２の波長に変換された試験光を前記現用光線路に分岐され伝搬する第１の波長の上り信号光と合波させる上流側光カプラと、
前記合波された上り信号光と試験光を第１の波長の光信号と第２の波長の光信号に分岐する波長分割光カプラと、
前記分波された第１の波長の光信号の光電流を検出してデジタル信号に変換する第１の光−電気変換手段と、
前記分波された第２の波長の光信号の光電流を検出してデジタル信号に変換する第２の光−電気変換手段と、
前記２つのデジタル信号の相互相関を解析することで二重化光線路の光路遅延を測定する相関器と、
を具備することを特徴とする二重化光線路の光路遅延測定装置。 - 上流側伝送装置及び下流側伝送装置間を結ぶ光ファイバによる現用光線路に対して光ファイバによる迂回光線路の両端部をそれぞれ結合して構成される二重化光線路の光路遅延を計測する光路遅延測定装置であって、
前記下流側伝送装置から発せられる第１の波長の上り信号光を前記現用光線路及び前記迂回光線路に二分岐する下流側光カプラと、
前記分岐された上り信号光を試験光として前記迂回光線路を伝搬させ、当該迂回光線路にて第１の波長の試験光を電気信号に変換する光−電気変換器と、
当該迂回光線路にて前記電気信号を遅延する電気遅延器と、
当該迂回光線路にて前記遅延された電気信号を第２の波長の試験光に変換する電気−光変換器と、
前記第２の波長に変換された試験光を前記現用光線路に分岐され伝搬する第１の波長の上り信号光と合波する上流側光カプラと、
前記合波された上り信号光と試験光を第１の波長の光信号と第２の波長の光信号に分波する波長分割光カプラと、
前記分波された第１の波長の光信号の光電流を検出してデジタル信号に変換する第１の光−電気変換手段と、
前記分波された第２の波長の光信号の光電流を検出してデジタル信号に変換する第２の光−電気変換手段と、
前記２つのデジタル信号のパターンマッチングをモニタリングする排他的論理和回路と
を具備し、
前記排他的論理和回路の出力の平均値が１になるように前記電気遅延器にて遅延の調整を行うことで現用光線路長と迂回光線路長の一致を測定することを特徴とする二重化光線路の光路遅延測定装置。 - 上流側伝送装置及び下流側伝送装置間を結ぶ光ファイバによる現用光線路に対して光ファイバによる迂回光線路の両端部をそれぞれ結合して構成される二重化光線路の光路遅延を計測する光路遅延測定装置であって、
前記下流側伝送装置から発せられる第１の波長の上り信号光を前記現用光線路及び前記迂回光線路に二分岐する下流側光カプラと、
前記分岐された上り信号光を試験光として前記迂回光線路を伝搬させ、当該迂回光線路にて第１の波長から第２の波長に変換する波長変換手段と、
前記第２の波長に変換された試験光を前記現用光線路に分岐され伝搬する第１の波長の上り信号光と合波する上流側光カプラと、
前記合波された上り信号光と試験光を第１の波長の光信号と第２の波長の光信号に分波する波長分割光カプラと、
前記分波された第１の波長の光信号の光電流を検出する第１の光−電気変換器と、
前記分波された第２の波長の光信号の光電流を検出する第２の光−電気変換器と、
前記２つの光電流の時間進みに比例したパルス信号を生成する第１のパルス信号生成手段と、
前記２つの光電流の時間遅れに比例したパルス信号を生成する第２のパルス信号生成手段と、
前記２つのパルス信号それぞれの直流成分を抽出し、前記直流成分の大きさから二重化光線路の光路遅延を測定する測定手段と
を具備することを特徴とする二重化光線路の光路遅延測定装置。
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