JPH06503936A - 光通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 光通信システム この発明は光通信システムに関し、より詳細にはこのようなシステムの障害の早 期検出用のラインモニタ構造に関するためにテストすべきであれば、現在実行さ れている方法は、光時間領域反射率計（ＯＴＤＲ）利用することによってなされ る。０ＴＤＲは、パルスソース、テストすべくファイバ中に送出される単パルス からの通常の高出力レーザで構成され、ファイバの送出端に反射される光をモニ タする。この反射された光は、後方散乱光（それはレイリー散乱に払うべくファ イバの数の孔内に反射されて戻る光を称したものである）を常に含んでおり、且 つ屈折率の差が生じる光路に於けるファイバ破損、ファイバ接着またはポイント 等のファイバの切れ目で反射された光を含んでも良い。反射光レベルの落ち込み は、ファイバ接着及び接続の増加される減衰で表され、前記反射光レベルのピー クは前記ファイバのブレークからの反射で表される。ファイバの送出端から与え られた主要点の距離は、関連した反射信号の遅延時間から知られる。一旦、全て の分離可能な反射光を受光するために十分な周期が過ぎれば、更なるパルスかフ ァイバに送出されても良い。パルス幅は、異なるダイナミックレンジまたは解像 要求のために変化可能である。

このタイプの０ＴＤＲを使用する特定の制限は、０ＴＤＲの接続を許可するため 、及びお互いの干渉からの０ＴＤＲ信号と前記システムを保護するために、前記 ファイバの光通信システムは、ファイバが接続されない、すなわち少なくとも不 連続にする。この制限の結果、０ＴＤＲは破損が生じた後のみ利用すべくもので あり、且つデータ伝送と同時に一部ライン監視用には使用できないものである。

国際特許出願第０８９０１０１２５０号の明細書に、システムデータを伝送する 光フアイバ通信システムのラインモニタ構造か述べられている。このモニタ構造 は、テストパルスのシーケンスを発生するテストシーケンス発生器と、前記通信 システムの一部を構成する伝送ラインの一端に前記テストパルスのシーケンスを 繰返し送出する手段と、要求されるテストパルスシーケンスを確認するために遅 延されたテストパルスのシーケンスにより前記伝送ラインの一端で受信された信 号を相関する相関器とを備えている。

このラインモニタ構造は、データが伝送されると、前記システムデータパルスに 沿ったテストパルスを多重送信することによって動作可能である。しかしながら 、この方法に於けるテストパルスの送出を限定することは、前記モニタ構造の処 理ゲイン、及びその有効性を制限してしまうことになる。

この発明は、システムデータ信号を伝送する光フアイバ通信システムのラインモ ニタ構造を提供するものであり、前記モニタ構造は、テストパルスのシーケンス を発生するテストシーケンス発生器と、前記通信システムの一部を構成する伝送 ラインの一端に前記テストパルスのシーケンスを繰返し送出する光送信器と、反 射されたテストパルスシーケンスを確認するために前記テストパルスのシーケン スにより前記伝送ラインの一端で受信された信号を相関する相関器とを具備し、 前記テストパルスシーケンス及びシステムデータ信号は前記伝送ライン上に重畳 される。

前記テストパルスシーケンスか前記システムデータ上に重畳されるので、前記テ ストパルスシーケンスの送出率の限定は相当小さいものであり（これらはシステ ムデータパルスの間のテストパルスに於いて追跡するので不要である）、そのた めこの構造は良好な処理ゲインを有している。これは、前記テストパルスシーケ ンスか前記伝送ラインの一端に連続的に送出されるような光送信器のための構成 によって最大限に活用することができる。この構造の処理ゲイン、及びそれ故の 感度は、前記相関器の積分時間によって決定されるもので、これは前記システム データにより強要されるものではない。

好ましい実施例に於いて、光送信器は伝送ラインの一端にシステムデータ信号を 送出するためのものである。また、前記構造は、前記伝送ラインの一端にシステ ムデータ信号を送出するための第２の光送信器を更に備えても良い。この場合、 第２の光送信器は、方向性光結合器によって前記伝送ラインの一端に結合される ことができる。

好ましくは、前記構造は、反射されたテストパルスシーケンスのエネルギーレベ ルに関連して前記伝送ラインの一端に反射するデータ信号のエネルギーレベルを 減少させる制御手段を更に備える。

有利に、前記制御手段は相関器に人力される信号に非対称クリッピングを供給す る手段によって構成されるもので、前記手段は前記クリッピングレベルか前記反 射されたテストパルスシーケンスのエネルギーレベルより僅かに高くなるもので ある。また、前記制御手段は、前記伝送ラインの一端と相関器との間に位置され たコンパレータと、このコンパレータと並列の時間遅延ユニットで構成すること ができ、前記コンパレータはその出力が実質上完全にシステムデータ信号となる ために反射されたテストパルスシーケンスのエネルギーレベルより高い閾値を有 し、前記時間遅延ユニットは前記システムデータ信号が前記受信された信号から 減算されるような手法に於いて、コンパレータの出力が前記伝送ラインの一端で 受信された信号で配列されるようなものであり、これにより実質上反射されたテ ストパルスシーケンスのみ相関器に到達する。

更に択一的に、前記制御手段は前記伝送ラインの一端と前記相関器との間に位置 された非線形素子で構成することができるもので、この非線形素子は反射された 信号のエネルギーレベルかシステムデータ信号のエネルギーレベルに関連して増 加されるようなものである。

好ましくは、前記構造は前記伝送ラインの一端で反射されたテストパルスシーケ ンスを受信するため、及び前記相関器に結果的な電気信号の伝送用の光受信器を 更に備えている。

好ましい実施例に於いて、前記光受信器は伝送ラインの一端でシステムデータ信 号を受信するためのようなものである。

また、前記構造は、前記伝送ラインの一端でシステムデータ信号を受信するため の第２の光受信器を更に備えており、この第２の先受信器は方向性光結合器によ って前記伝送ラインの一端に結合される。

有利に、テストシーケンス発生器は、伝送ラインを伴ってシステムデータ送信が 実質上影響を受けないので低い信号レベルで技術ランダム二進シーケンス（ＰＲ ＢＳ）パルスを発生するためのようなものである。

反射された光のテストシーケンスは、標＄０ＴＤＲにより、ノイズを背景に対し て検出するだけでなく、二重システムの場合、システムデータからの後方散乱光 に対しても検出し、ファイバリンクの遠方の端から送信された入射されるシステ ムデータに対しても検出しなければならない。背景がら反射されたテストシーケ ンスを抽出するため、相関技術は、他の信号の影響を大いに減少させる一方、反 射信号の各素子の時間遅延及び振幅を安定させるために遅延されたテストシーケ ンス、及び入射（反射）信号を相関する相関器に利用される。

反射されたテストシーケンスの明暗度か低くなるので、相関か前記テストの多く のサイクルに渡って実行されるということか観察される。

便利に、前記相関器はデジタル確定したアナログ相関器である。好ましくは、前 記相関器は、ＰＲＢＳ発生器と、コードシフト及びステッピングコントロールユ ニットと、アナログマルチプライヤ回路と、デジタル確定したアナログ積分及び ダンプ回路を備えているもので、前記コードシフト及びステッピングコントロー ルユニットは、ＰＲＢＳ発生器の出力を同期させるために前記テストシーケンス 発生器からのクロック入力及び同期を受信する。

前記構造は、前記相関器の出力を表示及び／または記録するコンピュータを更に 備えても良い。

この発明はまた、伝送ラインと、この伝送ラインの一端にシステムデータ信号を 送出する手段と、前述して定義されたようなラインモニタ構造とを具備する光フ アイバ通信システムを提供する。

更にこの発明は、テストパルスのシーケンスを発生するステップと、伝送ライン の一端にテストパルスのシーケンスを繰返し送出するステップと、前記テストパ ルスシーケンスは前記システムデータ信号に重畳されるもので、前記伝送ライン の第１端で光信号を受信するステップと、相関手順によって受信された信号から 反射されたテストパルスシーケンスを抽出するステップとを具備し、システムデ ータ信号を分裂させることなく光フアイバ伝送ラインをモニタする方法を提供す るものである。

二重光通信システムの２つの形態で、その各々はこの発明に従って構成されるも ので、添付の図面を参照して、例によって詳細に述べられる。

第１図は、システムの第１の形態の概略を表した図、第２図は、システムの第２ の形態の概略を表した図、第３図は、両者のシステムの一部を構成する相関器の ブロック図、 第４ａ図及び第４ｂ図は、どのような性能向上か非対称クリッピングによって達 成可能かを表すグラフ、第５図は、第１図のシステムに性能向上の変形を示した ブロック図である。

図面をり照すると、第１図は、システムデータ信号と共に２で重畳されるローレ ベルＰＲＢＳパルスを提供するテストシーケンス発生器１を含むラインモニタ構 造を示している。

システムデータとテストシーケンスの組合わせたものは、光送信器３に入力され 、ファイバリンクの遠方端部にで光受信器（図示せず）に二方向性結合器５を経 て光フアイバリンク４に沿って送出される。（異なるテストシーケンスを含むこ とのできる）反射方向に於けるシステムデータは、前記ファイバリンク４の遠方 端で光送信器（図示せず）から送信される。故に、遠方端の光送信器からの信号 、及び光送信器３から外の信号からの後方散乱及び反射光は、前記ファイバリン ク４の一端の方へ伝送される。この光は、結合器５を介して光受信器６に通過す る。この構造は、データ及びテスト信号の両者を送信及び受信するためにテスト される光フアイバリンクの光送信器３及び光受信器６を使用している。

先受信器６に入射する光は、遠方端から送信された相対的に高いパワーシステム データ信号を含んでいる。特定の同期かなく、これらの高い輝度信号に重畳され るのは、送信器３から生じる相対的に低い輝度の反射光である。前記反射光は、 光受信器６てデータ信号電圧に重畳された電圧リップルを生成する。このリップ ル電圧は、入射されるデータ電圧レベルと比較して小さいものである。データ出 カフに提供されるコンパレータ（図示せず）は、前記リップル電圧を実際上無視 し、これにより前記データ信号のデジタル出力を提供する。

（前記リップル電圧を含む）受信信号電圧のアナログ出力は、ライン８に沿って 高速相関器９に供給される。

相関器９からの出力は、インターフェース１１及びパーソナルコンピュータ（Ｐ Ｃ）１２を有する制御及び表示ユニット１０に供給される。前記インターフェー ス１１は相関器９の出力を決定するためにＰＣｌ３を与えるために形成されるも ので、ファイバリンク４の欠点の表示を変更するための反射されたテストシーケ ンスピークをモニタすることができる。

第３図に示されるように、相関器９は、コードシフト及びステッピングコントロ ール１３と、デジタル確定したアナログ積分及びダンプ回路１４と、ＰＲＢＳ発 生器１５及びアナログマルチプライヤ回路１６を含んでいる。前記コードシフト 及びステッピングコントロール１３は、テストシーケンスチップレートで前記テ ストシーケンス発生器によって発生されたタロツク信号を得て、同じチップレー トでテストシーケンス発生器１のそれと同一のＰＲＢＳを生成するが、ＰＣイン ターフェースユニット１１によって決定された量による時間に於いてシフトされ るような、ＰＲＢＳ発生器１５を制御するためにクロック信号を使用する。テス トシーケンス発生器１からコードシフト及びステッピングコントロール１３に対 する同期人力は、送信された各シーケンスの始まりで／（ルスを提供するもので 、このパルスはＰＲＢＳ発生器１５と同期することが可能なそれに対する時間基 準としてコード及びシフトステッピングコントロールによって使用される。

アナログマルチプライヤ回路１６は、ＰＲＢＳ発生器１５によって発生された時 間シフトされたＰＲＢＳによって、光受信器６からの信号を掛ける。この生成は 、相関処理の第１の部分である。テストシーケンスの入射される反射成分は、１ シ一ケンス周期に渡って非ゼロ積分を有する積項を導くＰＲＢＳ発生器１５によ って発生されたシーケンスとして同じ時間のシフト（遅延）を有するテストシー ケンス発生器１によって発生される。他の信号は、ゼロ平均の方へ向かうマルチ プライヤ９の出力に起因するマルチプライヤ１６への人力で発生する。

デジタル確定したアナログ積分及びダンプ回路１４は、テストシーケンス発生器 １からの同期信号によって決定されるように、テストシーケンス周期の積分数に 渡ってマルチプライヤ１６の出力を積分し、出力の生成は、ＰＲＢＳ発生器１５ によって導かれたＰＲＢＳとしての同じ時間遅延で反射された信号のレベルに特 有のものである。この相関処理は、ＰＲＢＳ発生器１５によって発生されたシー ケンスのように同じ時間遅延の反射成分に応じて前記テストンーケンス用のチッ プ区切りにより分割された積分周期と等しい係数により、光受信器６からマルチ プライヤ１６に入射する他の信号を減少させる。

故に、前記反射信号に於けるテストシーケンスの位置を配置することかでき、前 記テストシーケンスはライン８の近方端から反射されたシステムデータと、前記 ラインの遠方端からの反射データの両者から分離される。そのうえ、前記テスト シーケンスからの反射及び後方散乱のレベル及び時間の遅れは、前記システムデ ータ信号の形状の認識なしに決定することができる。

第２図はラインモニタ構造を示したもので、第１図に示されたものの変形である 。したかって、同様の参照番号か同様の部分に使用され、変形の部分のみ詳細に 説明する。第２図の主たる変形で、その構造には分離光送信器及び光受信器は、 データ信号及びテストンーケンス用に使用される。故に、第２図の実施例の光送 信器３及び光受信器６は、単にテストシーケンスパルスを送信及び受信するため に使用される。データ信号は、方向性光結合器５によってファイバリンク４に接 続される分離送信及び受信装置（図示せず）によるファイバリンク４の上に送信 されると共にそれから受信される。

第１図乃至第３図を参照すると、前述したラインモニタ構造の性能を制限する主 要な要因の１つは、反射されたテストシーケンス信号レベルと比較されたとき、 入射するトラフィックの大きなレベルである。有効な処理ゲインのほとんどは、 このノイズのソースに打勝つために使用される。したがって、反射されたテスト シーケンス信号に対する入射するトラフィック信号の相対的なエネルギーレベル が減少することができると、これらのラインモニタ構造の性能は改善することが できる。

このような性能向上を達成する１つの方法は、第１図の構造の相関器９に対して 光受信器６によって信号人力に非対称クリッピングを供給することである。第４ ａ図は、入射トラフィック信号及び反射テストシーケンス信号と同様に、クリッ ピングかないとき相関２；９に到達するコンポジット信号を示すグラフである。

この図面はまたクリッピングレベルを示しているもので、反射テストシーケンス 信号のそれよりも高くなるべく調整される。第４ｂ図は第４ａ図と同様のグラフ であるか、クリッピングのないコンポジット信号の代わりにクリッピング後のコ ンポジット信号を示している。入射するトラフィック信号のエネルギーが、反射 テストシーケンス信号のそれよりも僅かに大きいだけのレベルに減少されること は明らかである。これは、略ＯｄＢの比に対して、６０ｄＢと１００ｄＢ間の（ クリッピング前の）オリジナルエネルギー比（トラフィック二反射された）から の重要な減少である。

この構造で、光受信器のノイズレベルは、トラフィック信号からの干渉より小さ いもので、システム性能を制限する要因となる。また、非対称クリッピングの使 用は、反射及びトラフィック信号の両者が反射及びトラフィック信号の両者が等 推定マーク及びスペース周期を有すると仮定すれば、反射信号パワーの半分に減 少する。前記トラフイ・ンク信号か前述したクリッピングレベルであるので、反 射された反射信号の何れかの素子は有効に移動される（第４ｂ図り照）。

所望の性能向上を達成するもう１つの方法は、第１図のモニタ構造の相関器９に 対する人力からのハイレベルの入射トラフィック信号を実質上全く除去するため のものである。第５図はこれを達成する回路の変形である。ここで、時間遅延ユ ニット２１及びコンパレータ２２を介して、相関器９に並列に光受信器６の出力 か供給される。コンパレータ２２の閾値は、コンパレータ出力が実質上トラフィ ックのみとなるため、反射された信号（及び何れかのノイズ）を除去するために ：Ａ整される。また、クロック回復は前記コンパレータ２２の出力をサンプルす るためにそこで最適のポイント（トラフインクビット周期の中間）を選択するた めに要求される。時間遅延ユニット２１は、再構成されたトラフィックデータか 時間に於いて、光受信器６からの出力信号で正確に配列することができるので、 反射テスト信号か、遅延されることを確実にし、これにより前記トラフィックデ ータ信号は光受信器の出力信号から減算され、そのため実質上反射信号のみ相関 器９に到達する。

性能向上の更なる可能性は、相関器９を通過する入力に於ける非線形パワー法則 デバイスを位置すべくものである。このようなデバイスは、前記トラフィック信 号のレベルに関連する相関器９に到達する反射テストシーケンス信号のレベルを 増加させる。

前述した性能向上の方法か第１図のモニタ構造に関連して述べられたとはいえ、 それが第２図の構造にも適用可能であることは明らかである。他の変形が詳述さ れた構造に対して作成可能であることも明らかである。例えば、デジタル相関器 は、デジタル確定したアナログ相関器に代えて使用することかできる。

ＦＩＧ、３ ＦＩＧ、４Ａ　婿藺− ＦＩＧ、４Ｂ 、　Ａｊｌ＋６＋Ｎ＋　ＰＣＴ／ＧＢ　９１１０２２５４フロントページの続き （７２）発明者　トザー、ティモジ−・コンラードイギリス国、ワイオー４・５ ニーデー、ヨーク、エルビントン、チャーチ・レーン、ヘッジロウ・ハウス（番 地なし） （７２）発明者　ジェイムズ、サイモジ・マークイギリス国、アイビー１３・０ ニスニス、サフォーク、ウッドブリッジ、ウィックハム・マーケット、パークウ ェイ　７２

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. １．システムデータ信号を伝送する光ファイバ通信システムのラインモニタ構造 であって、テストパルスのシーケンスを発生するテストシーケンス発生器と、前 記通信システムの一部を構成する伝送ラインの一端に前記テストパルスのシーケ ンスを繰返し送出する光送信器と、反射されたテストパルスシーケンスを確認す るために前記テストパルスのシーケンスにより前記伝送ラインの一端で受信され た信号を相関する相関器とを具備し、前記テストパルスシーケンス及びシステム データ信号は前記伝送ライン上に重畳されることを特徴とするモニタ構造。
2. ２．前記光送信器は前記テストパルスシーケンスが前記伝送ラインの一端に連続 的に送出されるように構成される請求項１に記載の構造。
3. ３．前記光送信器は前記伝送ラインの一端にシステムデータ信号を送出するよう に構成される請求項２に記載の構造。
4. ４．前記伝送ラインの一端にシステムデータ信号を送出する第２の光送信器を更 に具備する請求項１若しくは２に記載の構造。
5. ５．前記第２の光送信器は、方向性光結合器によって前記伝送ラインの一端に結 合される請求項４に記載の構造。
6. ６．前記反射されたテストパルスシーケンスのエネルギーレベルに関連して前記 伝送ラインの一端に反射するデータ信号のエネルギーレベルを減少させる制御手 段を更に具備する請求項１乃至５の何れか１に記載の構造。
7. ７．前記制御手段は前記相関器に入力される信号に非対称クリッピングを供給す る手段によって構成され、前記供給手段は前記クリッピングレベルが前記反射さ れたテストパルスシーケンスのエネルギーレベルより僅かに高くなるように構成 される請求項６に記載の構造。
8. ８．前記制御手段は、前記伝送ラインの一端と前記相関器との間に位置されたコ ンパレータと、このコンパレータと並列の時間遅延ユニットにより構成され、前 記コンパレータはその出力が実質上完全にシステムデータ信号となるために反射 されたテストパルスシーケンスのエネルギーレベルより高い閾値を有し、前記時 間遅延ユニットは前記システムデータ信号が前記受信された信号から減算される ような手法に於いて、前記コンパレータの出力が前記伝送ラインの一端で受信さ れた信号で配列されるように構成され、これにより実質上反射されたテストパル スシーケンスのみ相関器に到達する請求項６に記載の構造。
9. ９．前記制御手段は前記伝送ラインの一端と前記相関器との間に位置された非線 形素子で構成され、この非線形素子は前記反射された信号のエネルギーレベルが システムデータ信号のエネルギーレベルに関連して増加される請求項６に記載の 構造。
10. １０．前記伝送ラインの一端で前記反射されたテストパルスシーケンスを受信し 、及び前記相関器に結果的な電気信号を送信する光受信器を更に具備する請求項 １乃至９の何れか１に記載の構造。
11. １１．前記光受信器は前記伝送ラインの一端でシステムデータ信号を受信するよ うに構成される請求項１０に記載の構造。
12. １２．前記伝送ラインの一端でシステムデータ信号を受信する第２の光受信器を 更に具備し、この第２の光受信器は方向性光結合器によって前記伝送ラインの一 端に結合される請求項１０に記載の構造。
13. １３．前記テストシーケンス発生器は前記伝送ラインに沿ったシステムデータ伝 送が実質上影響を受けないので低い信号レベルでＰＲＢＳパルスを発生するよう に構成される請求項１乃至１２の何れか１に記載の構造。
14. １４．前記相関器はデジタル確定したアナログ相関器である請求項１乃至１３に 記載の構造。
15. １５．前記相関器はＰＲＢＳ発生器と、コードシフト及びステッピングコントロ ールユニットと、アナログマルチプライヤ回路と、デジタル確定したアナログ積 分及びダンプ回路とを備え、前記コードシフト及びステッピングコントロールユ ニットは前記ＰＲＢＳ発生器の出力を同期するために前記テストシーケンス発生 器からの同時性及びクロック入力を受信する請求項１３に付随した場合に請求項 １４に記載の構造。
16. １６．前記相関器の出力を表示及び／または記録するコンピュータを更に具備す る請求項１乃至１５の何れか１に記載の構造。
17. １７．伝送ラインと、この伝送ラインの一端にシステムデータ信号を送出する手 段と、請求項１乃至１６の何れか１に記載されたようなラインモニタ構造とを具 備することを特徴とする光ファイバ通信システム。
18. １８．テストパルスのシーケンスを発生するステップと、伝送ラインの一端にテ ストパルスのシーケンスを繰返し送出するステップと、前記テストパルスシーケ ンスは前記システムデータ信号に重畳されるもので、前記伝送ラインの一端で光 信号を受信するステップと、相関手順によって受信された信号から反射されたテ ストパルスシーケンスを抽出するステップとを具備することを特徴とするシステ ムデータ信号を分裂させることなく光ファイバ伝送ラインをモニタする方法。