JP6505435B2

JP6505435B2 - 信号判定装置

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Publication number: JP6505435B2
Application number: JP2014258885A
Authority: JP
Inventors: 斉藤　英二; 英二斉藤
Original assignee: Daiden Co Inc
Current assignee: Daiden Co Inc
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2019-04-24
Anticipated expiration: 2034-12-22
Also published as: JP2016119599A

Description

本発明は、光通信における信号レベルを監視する信号判定装置に関する。

光通信回線において、光信号の信号レベルは距離が長くなるにつれて減衰する。光信号レベルがある値以下に減衰してしまうと通信不可能になるため、光信号レベルを常時監視する必要がある。一般的に、光信号レベルを判定する際には、光電素子により光エネルギーを電気エネルギーに変換して、得られた電圧値をデジタル化し、ＣＰＵ等の演算装置によって回路誤差の補正や対数換算等を行うことで光強度の絶対値を求め、予め設定された閾値の条件を満たすかどうかを判定することで行われる（例えば、特許文献１を参照）。

しかしながら、光信号を電気信号に変換するフォトダイオード等の光電変換素子は、個体差や光の波長により感度にばらつきがあり、また、電流電圧変換（トランスインピーダンス等）の回路は、抵抗などの素子の誤差や温度による誤差が生じるため、得られた電圧値から光強度を求めるためには個別に補正を行う必要がある。さらに、一般的に、光信号の信号レベルはｄＢｍなどの対数で表現されるため、ＣＰＵやＦＰＧＡなどを使って測定値の補正や対数換算を行う必要があり、処理が複雑化すると共にコストが高くなってしまう。

また、特許文献２には、ＳＯＮＥＴにおける光伝送装置の装置間の特性のばらつきを考慮して、初期状態からの劣化を監視する技術が開示されている。特許文献２に示す技術は、各装置モジュールの光インターフェース装置のバイアス電流監視ポイントと、送信レベル監視ポイントと、受信レベル監視ポイントとが監視値検出起動信号毎に監視値を出力するステップを有し、ネットワーク管理センタ２５が当該光伝送装置の運用開始時に前記３監視ポイントに監視値の出力を起動指示し、その後所定の周期に前記３監視ポイントに監視値の出力起動指示するステップと、出力された初期値を所定の個所に格納し、運用中の周期的監視値を現在値として格納して両者を比較するステップと、その結果により監視対象値を算出し、所定の閾値を超えると警報するステップを有するものである。

特開２００２−３２５０３７号公報特開平１１−１８６９６３号公報

しかしながら、特許文献２に示す技術は、ネットワーク管理センタによる管理や制御が前提となっており、処理工程が複雑になってしまうという課題を有する。

本発明は、複雑な処理等を行うことなく光通信回線における通信レベルの異常を検出することができる信号判定装置を提供する。

本発明に係る信号判定装置は、ケーブル内を伝送する光信号を分岐する分岐手段と、分岐された前記光信号を光電変換により電圧値に変換する変換手段と、前記電圧値を基準値として設定する設定手段と、設定された前記基準値と前記電圧値とを比較して、前記電圧値が予め設定された閾値の条件を満たすかどうかを判定する判定手段とを備えるものである。

このように、本発明に係る信号判定装置においては、例えば光通信回線の開設時における光通信の信号レベルにおける電圧値を基準値として設定し、設定された基準値と実際に通信している信号レベルの電圧値とを比較して信号レベルの異常を判定するため、装置ごとの特性のばらつきを考慮した補正等の処理が不要になると共に、電圧値での比較を行うことでＣＰＵやＦＰＧＡによる対数等の複雑な演算を行う必要がなく、処理を簡素化して装置のコストを下げることができるという効果を奏する。

本発明に係る信号判定装置は、ケーブル内を伝送する光信号を受信する光通信端末装置と、前記光通信端末装置が受信した信号レベルの電圧値を基準値として設定する設定手段と、設定された前記基準値と前記光通信端末装置が受信した光信号の電圧値とを比較して、前記電圧値が予め設定された閾値の条件を満たすかどうかを判定する判定手段とを備えるものである。

このように、本発明に係る信号判定装置においては、例えば光通信回線の開設時における光通信の信号レベルを基準値として電圧値で設定し、設定された基準値と実際に通信している信号レベルの電圧値とを比較して信号レベルの異常を判定するため、装置ごとの特性のばらつきを考慮した補正等の処理が不要になると共に、電圧値での比較を行うことでＣＰＵやＦＰＧＡによる対数等の複雑な演算を行う必要がなく、処理を簡素化して装置のコストを下げることができるという効果を奏する。また、光通信端末装置自体で異常を判定することができるため、装置構成をより簡素化することができるという効果を奏する。

本発明に係る信号判定装置は、前記判定手段の判定結果に基づいて、前記光信号が伝送する複数のケーブルの接続を切り替える切替手段を備え、前記設定手段が、前記複数のケーブルに係る光路ごとに前記基準値を設定し、前記判定手段が、前記複数のケーブルに係る光路ごとに予め設定された前記閾値の条件を満たすかどうかを判定するものである。

このように、本発明に係る信号判定装置においては、判定手段の異常判定結果に基づいて、光信号が伝送する複数のケーブルの接続を切り替える切替手段を備え、複数のケーブルに係る光路ごとに基準値を設定し、前記複数のケーブルに係る光路ごとに予め設定された閾値の条件を満たすかどうかを判定するため、異常判定結果に応じて正確に光路を切り替えることができると共に、各光路ごとに当該光路に合った適正な異常判定を行うことができるという効果を奏する。

本発明に係る信号判定装置は、前記ケーブル内を伝送する光信号の光量を測定する測定手段と、前記光信号の光量を可変する可変手段とを備え、前記可変手段が、規格値に基づいて予め設定された最低条件の閾値となるように前記光信号の光量を可変し、前記設定手段が、前記可変手段が前記光量に可変した場合の前記光信号に対する電圧値を前記基準値として設定するものである。

このように、本発明に係る信号判定装置においては、ケーブル内を伝送する光信号の光量を測定する測定手段と、前記光信号の光量を可変する可変手段とを備え、前記可変手段が、規格値に基づいて予め設定された最低条件の閾値となるように前記光信号の光量を可変し、設定手段が、前記可変手段が前記光量に可変した場合の前記光信号に対する電圧値を基準値として設定するため、規定値の条件を満たしつつその範囲内で正確に異常判定を行うことができるという効果を奏する。

本発明に係る信号判定装置は、前記設定手段が設定した前記電圧値を記憶する不揮発性の記憶手段を備えるものである。

このように、本発明に係る信号判定装置においては、設定手段が設定した電圧値を記憶する不揮発性の記憶手段を備えるため、システムダウンしたような場合であっても基準値を設定し直す必要がなく、復旧後直ちに異常判定を行うことができるという効果を奏する。

本発明に係る信号判定装置は、前記設定手段は、２の乗数倍の抵抗値を有する抵抗素子が大きい方から順次直列に接続され、前記各抵抗素子の両端部の電圧値をデジタル値に変換するＡＤ変換部と、変換されたデータを格納するメモリとを備えるものである。

このように、本発明に係る信号判定装置においては、設定手段が、２の乗数倍の抵抗値を有する抵抗素子が大きい方から順次直列に接続され、前記各抵抗素子の両端部の電圧値をデジタル値に変換するＡＤ変換部と、変換されたデータを格納するメモリとを備えるため、例えば光通信回線の開設時における光通信の信号レベルにおける電圧値もしくはその電圧値を抵抗分圧等により予め定められた相対比率になるようにして得た電圧値を基準値として設定することができると共に、光量の演算をＣＰＵやＦＰＧＡ等を用いて対数演算で求める必要がなく、回路上で容易に演算処理することができるという効果を奏する。

第１の実施形態に係る信号判定装置の構成を示すブロック図である。リファレンス設定部及び閾値設定部の回路構成を示す図である。第２の実施形態に係る信号判定装置の構成を示すブロック図である。第３の実施形態に係る信号判定装置の構成を示すブロック図である。第４の実施形態に係る信号判定装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。また、本実施形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。

（本発明の第１の実施形態）
本実施形態に係る信号判定装置について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る信号判定装置の構成を示すブロック図である。図１において、信号判定装置１は、光信号が伝送される光通信ケーブル２と、伝送される光信号を送受信する光通信端末装置３と、伝送される光信号の一部を取り出して分岐する光分岐部４と、分岐した光信号を電流に変換する光電気変換部５と、変換された電流を電圧に変換する電流電圧変換部６と、変換された電圧を増幅する増幅部７と、光通信回線を伝送する光信号の信号レベルの電圧値を基準値として設定するリファレンス設定部８と、信号レベルの異常判定を行うための条件となる閾値を設定する閾値設定部９と、伝送する光信号の信号レベル、設定された基準値及び閾値に基づいて、信号レベルの異常を電圧値で判定する電圧監視部１０とを備える。なお、システムがダウンしたような場合であっても基準値を設定し直す必要がないように、基準値を記憶する不揮発性の基準値記憶部１１を備えるようにしてもよい。

光分岐部４は、光通信ケーブル２を通って伝送される光信号の一部を取り出して、任意の分岐比（例えば、３％）で分岐する。分岐された大本の主回線の光信号（９７％）は、そのまま光通信端末装置３に伝送され、分岐した光信号（３％）は、信号レベルの異常判定に利用される。分岐した光信号は、フォトダイオード等の光電気変換部５でほぼ光強度に比例した電流へと変換され、変換された電流は、電流電圧変換部６で電流に比例した電圧へと変換される。なお、必要に応じて増幅部７により任意の倍率で電圧を増幅してもよい。こうして、電圧監視部１０では、光通信ケーブル２を伝送する光強度に比例した電圧値が得られる。

リファレンス設定部８では、所定のタイミングにおける信号レベルに対応する電圧値を基準値として測定し記憶する。所定のタイミングとしては、例えば、光通信回線の開通時のような初期状態で動作しているタイミングであることが望ましい。また、設定の入力方法としては、例えば、管理者が設定用のボタン等を押下することで各処理部が駆動し、その時点の光強度に対応する電圧値を取得して、メモリ等に記憶するようにしてもよい。

閾値設定部９では、リファレンス設定部８で設定された基準値に対して、予め設定される一又は複数の変化量（例えば、３ｄＢ／６ｄＢ／９ｄＢ等）から、通信環境に適合する一つの閾値電圧が選択される。

電圧監視部１０では、光電気変換部５、電流電圧変換部６及び増幅部７を経由して得られる信号レベルに応じた電圧値を常時又は定期的に監視し、リファレンス設定部８及び閾値設定部９で設定された閾値電圧と比較し、閾値電圧を下回った場合に信号レベル異常として出力を行う。

図２は、リファレンス設定部８及び閾値設定部９の回路構成を示す図である。上述したように、一般的に光強度は常用対数で表現され、１ｍＷを基準とした相対量ｄＢｍで表される。すなわち、光強度を求めるには、光電気変換と比例関係にある出力電圧値を用いて対数計算を行う必要がある。例えば、１ｍＷの入力光量における出力電圧がＶ_１［Ｖ］である光電気変換回路であれば、測定した出力電圧がＶ_２［Ｖ］であった場合の入力光量は、以下の式により求められる。

このような光強度の絶対値を得るためには対数演算を行う必要があり、そのためにはＣＰＵやＦＰＧＡ等が必要である。したがって、装置のコストが非常に高くなってしまう。そこで、閾値として設定する変化量を既定の値（例えば、３ｄＢ／６ｄＢ／９ｄＢ等）とすることで、定常時における電圧値に対する割合（例えば、３ｄＢの場合は１／２、６ｄＢの場合は１／４、９ｄＢの場合は１／８）を回路上で容易に構成することができる。

図２において、光電気変換部５に入力された光信号が電流に変換され、変換された電流が電流電圧変換部６及び増幅部７を経由して信号レベルに比例した電圧値が得られる。図２に示すように、得られた電圧値そのままの値Ｖｍが定常時の電圧値として常時又は定期的に出力される。これとは並列に２の乗数倍の抵抗値（ここでは、２^２＝４Ｒ、２^１＝２Ｒ及び２^０＝Ｒ）を有する抵抗素子が大きい方から順次直列に接続され、各抵抗素子の両端の電圧値をＡＤ変換部でデジタルに変換し、メモリに記憶する。抵抗値が２の乗数倍になっているため、各抵抗素子の両端の電圧値は、それぞれＶｍ／２＝Ｖｍ−３ｄＢ、Ｖｍ／２＝Ｖｍ−６ｄＢ、Ｖｍ／２＝Ｖｍ−９ｄＢとなり、閾値を含んだ状態の基準値が回路上で容易に得られる。

電圧監視部１０は、電気通信回線の通信環境に応じてＶｍ／２、Ｖｍ／４及びＶｍ／８のいずれかの設定された閾値電圧と定常時の電圧Ｖｍとを比較し、Ｖｍが閾値電圧を下回った場合に信号レベル異常と判定し出力する。

このように、本実施形態に係る信号判定装置においては、光通信回線の開設時における光通信の信号レベルを基準値として電圧値で設定し、設定された基準値と実際に通信している信号レベルの電圧値とを比較して信号レベルの異常を判定するため、装置ごとの特性のばらつきを考慮した補正等の処理が不要になると共に、電圧値での比較を行うことでＣＰＵやＦＰＧＡによる対数等の複雑な演算を行う必要がなく、処理を簡素化して装置のコストを下げることができる

また、リファレンス設定部８が、２の乗数倍の抵抗値を有する抵抗素子が大きい方から順次直列に接続され、前記各抵抗素子の両端部の電圧値をデジタル値に変換するＡＤ変換部と、変換されたデータを格納するメモリとを備えるため、光量の演算をＣＰＵやＦＰＧＡ等を用いて対数演算で求める必要がなく、回路上で容易に演算処理することができる。

さらに、基準値として設定された電圧値を記憶する不揮発性の基準値記憶部１１を備えることで、システムダウンしたような場合であっても基準値を設定し直す必要がなく、復旧後直ちに異常判定を行うことができる。

（本発明の第２の実施形態）
本実施形態に係る信号判定装置について、図３を用いて説明する。なお、本実施形態において、前記第１の実施形態と重複する説明は省略する。

本実施形態に係る信号判定装置は、前記第１の実施形態と同様の機能を実現するものであり、その構造が異なるものである。本実施形態に係る信号判定装置１は、光通信ケーブル２内を伝送する光信号を受信する光通信端末装置３と、光通信端末装置３が受信した信号レベルの電圧値を基準値として設定するリファレンス設定部８と、設定された基準値と光通信端末装置３が受信した光信号の電圧値とを比較して、電圧値が予め設定された閾値の条件を満たすかどうかを判定する電圧監視部１０とを備える。すなわち、前記第１の実施形態においては、光通信ケーブル２内を伝送する光信号の一部を分岐させて、信号レベルの異常判定に利用したが、本実施形態においては、光通信端末装置３自体で信号レベルの異常判定を行う機能を有している。

図３は、本実施形態に係る信号判定装置の構成を示すブロック図である。前記第１の実施形態における図１の構成と異なるのは、本実施形態に係る信号判定装置１においては、光分岐部４を有しておらず、光電気変換部５、電流電圧変換部６、増幅部７、リファレンス設定部８、閾値設定部９、電圧監視部１０及び基準値記憶部１１の各処理部を光通信端末装置３が備えていることである。

光通信ケーブル２を伝送した光信号は、光電気変換部５、電流電圧変換部６及び増幅部７を介して信号レベルに応じた電圧値に変換される。リファレンス設定部８では、第１の実施形態の場合と同様に、光通信回線の開通時の信号レベルが基準値として設定され、基準値記憶部１１に記憶される。また、閾値設定部９では、予め設定される一又は複数の変化量から、通信環境に適合する一つの閾値電圧が選択される。電圧監視部１０は、光電気変換部５、電流電圧変換部６及び増幅部７を経由して得られる信号レベルに応じた電圧値を常時又は定期的に監視し、リファレンス設定部８及び閾値設定部９で設定された閾値電圧と比較し、閾値電圧を下回った場合に信号レベル異常として出力する。

（本発明の第３の実施形態）
本実施形態に係る信号判定装置について、図４を用いて説明する。なお、本実施形態において、前記各実施形態と重複する説明は省略する。

図４は、本実施形態に係る信号判定装置の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る信号判定装置１は、前記第１の実施形態における光通信ケーブル２を複数備え（ここでは、光通信ケーブル２ａ，２ｂの２つのケーブルを備えるとする）、各光通信ケーブル２の光路ごとに、光分岐部４ａ，４ｂ、光電気変換部５ａ，５ｂ、電流電圧変換部６ａ，６ｂ及び増幅部７ａ，７ｂを備える。リファレンス設定部８は、各光通信ケーブル２ａ，２ｂに係る夫々の光路ごとに光通信回線の開通時における信号レベルの電圧値を基準値として設定する。閾値設定部も、各光通信ケーブル２ａ，２ｂに係る夫々の光路ごとに信号レベルの異常判定を行うための条件となる閾値を設定する。

また、複数の光路を切り替えるための光路切替部１２を備えており、電圧監視部１０が夫々の光路ごとに信号レベルの異常判定を行った結果に応じて、光路に異常があると判定された場合には、当該異常と判定された光路以外の光路にスイッチを切り替える。

各光路ごとに通信環境に応じた異常判定を行うことができるため、異常判定結果に応じて正確に光路を切り替えることができると共に、各光路ごとに当該光路に合った適正な異常判定を行うことができる。

（本発明の第４の実施形態）
本実施形態に係る信号判定装置について、図５を用いて説明する。なお、本実施形態において、前記各実施形態と重複する説明は省略する。

本実施形態に係る信号判定装置１は、信号レベルを規定値等に合わせるために絶対値で基準値を設定する必要がある場合に有効な構成である。図５は、本実施形態に係る信号判定装置の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る信号判定装置１において、前記第１の実施形態における信号判定装置１と異なるのは、光分岐部４の前段に光減衰器１３を挿入し、光通信ケーブル２の接続先を基準値を設定するときには光パワーメータ１４に接続し、その後の運用の際には光通信端末装置３に接続することである。

通信の際の信号レベルの最大値、最小値及び／又は範囲等の規定値がある場合には、光通信回線の開通時にその規定値を満たすように通信状態を調整し、制御する必要がある。本実施形態においては、リファレンス設定部８による基準値の設定を行う際に、光通信ケーブル２に接続された光パワーメータ１４の値を監視し、光減衰器１３を操作して規定値を満たすように調整する。その状態で基準値を設定し、光通信ケーブル２の接続先を光通信端末装置３に切り替えて通常運用を開始する。閾値設定、閾値電圧の判定等については前記各実施形態の場合と同じである。

このように、本実施形態に係る信号判定装置１においては、規定値の条件を満たしつつその範囲内で正確に異常判定を行うことができる。

１信号判定装置
２光通信ケーブル
３光通信端末装置
４光分岐部
５光電気変換部
６電流電圧変換部
７増幅部
８リファレンス設定部
９閾値設定部
１０電圧監視部
１１基準値記憶部
１２光路切替部
１３光減衰器
１４光パワーメータ

Claims

ケーブル内を伝送する光信号を分岐する分岐手段と、
分岐された前記光信号を光電変換により電圧値に変換する変換手段と、
前記電圧値を基準値として設定する設定手段と、
設定された前記基準値と前記電圧値とを比較して、前記電圧値が予め設定された閾値の条件を満たすかどうかを判定する判定手段と、
前記ケーブル内を伝送する光信号の光量を測定する測定手段と、
前記光信号の光量を可変する可変手段とを備え、
前記可変手段が、規格値に基づいて予め設定された最低条件の閾値となるように前記光信号の光量を可変し、前記設定手段が、前記可変手段が前記光量に可変した場合の前記光信号に対する電圧値を前記基準値として設定することを特徴とする信号判定装置。
ケーブル内を伝送する光信号を受信する光通信端末装置と、
前記光通信端末装置が受信した信号レベルの電圧値を基準値として設定する設定手段と、
設定された前記基準値と前記光通信端末装置が受信した光信号の電圧値とを比較して、前記電圧値が予め設定された閾値の条件を満たすかどうかを判定する判定手段と、
前記ケーブル内を伝送する光信号の光量を測定する測定手段と、
前記光信号の光量を可変する可変手段とを備え、
前記可変手段が、規格値に基づいて予め設定された最低条件の閾値となるように前記光信号の光量を可変し、前記設定手段が、前記可変手段が前記光量に可変した場合の前記光信号に対する電圧値を前記基準値として設定することを特徴とする信号判定装置。
請求項１又は２に記載の信号判定装置において、
前記判定手段の判定結果に基づいて、前記光信号が伝送する複数のケーブルの接続を切り替える切替手段を備え、
前記設定手段が、前記複数のケーブルに係る光路ごとに前記基準値を設定し、
前記判定手段が、前記複数のケーブルに係る光路ごとに予め設定された前記閾値の条件を満たすかどうかを判定することを特徴とする信号判定装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載の信号判定装置において、
前記設定手段が設定した前記電圧値を記憶する不揮発性の記憶手段を備えることを特徴とする信号判定装置。
請求項１ないし４のいずれかに記載の信号判定装置において、
前記設定手段は、２の乗数倍の抵抗値を有する抵抗素子が大きい方から順次直列に接続され、
前記各抵抗素子の両端部の電圧値をデジタル値に変換するＡＤ変換部と、
変換されたデータを格納するメモリとを備えることを特徴とする信号判定装置。