JPWO2019172086A1 - 光モジュールの寿命予測方法および寿命予測装置 - Google Patents

Abstract

レーザダイオードに印加するバイアス電流を制御することによって光出力を一定に保つ光モジュール（２）の寿命予測方法であって、寿命予測装置（１）が、光モジュール（２）からバイアス電流の電流値を取得する第１ステップと、バイアス電流の初期の電流値である初期バイアス電流値を保持する第２ステップと、バイアス電流値と初期バイアス電流値との差分値の桁数を算出し、桁数の増加が発生したか否かを判定する第３ステップと、桁数の増加の発生が検出される時間間隔を算出する第４ステップと、時間間隔と、第１閾値と、桁数とを用いて光モジュール（２）の寿命を推定する第５ステップとを含む。

Description

本発明は、光通信において用いられる光モジュールの寿命を予測する光モジュールの寿命予測方法および寿命予測装置に関する。

光通信は、伝達距離の長さ、伝送速度の速さ、電磁ノイズ耐性の高さといった特徴のため、さまざまなシステムに適用されている。光通信システムに高い信頼性が求められる場合、光通信システムで用いられる光モジュールにも高い信頼性が求められるとともに予防保守の必要性が生じる。光モジュールは、光源を有し、送信する情報に応じて生成された電気信号を用いて、光源から送出される光を変調して出力する。光源としてレーザダイオードを用いる場合、一般に、光モジュールは、レーザダイオードに印加するバイアス電流を制御することによって光出力を一定に保つ機能を有する。レーザダイオードは劣化するほど、同じバイアス電流を印加したときの光出力が低下する。したがって、光出力を一定に保つためには、レーザダイオードが劣化するほど印加するバイアス電流の値が大きくなる。このことを利用し、印加するバイアス電流の値を元に、レーザダイオードの劣化を推定する技術が特許文献１に開示されている。

特開平９−１１６２３１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、レーザダイオードが劣化したと判断される時刻である劣化時刻の予測値を、過去の２つの時刻のバイアス電流値をもとに、線形近似により求めている。このため、特許文献１に記載の技術を利用して光モジュールの寿命を予測する場合、光モジュールの寿命すなわちレーザダイオードの劣化時刻を高精度に予測することが困難である。典型的な例では、バイアス電流は経過時間に対して指数関数的に増大する。この場合、特許文献１に記載の方法では、真の劣化時刻に近い時刻では、ある程度精度良く劣化時刻を予測可能であるが、劣化時刻を予測する時刻が真の時刻から遠いほど、劣化時刻の予測値が真の劣化時刻からずれてしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光モジュールの寿命を、早期にかつ高精度に予測可能な光モジュールの寿命予測方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる光モジュールの寿命予測方法は、レーザダイオードに印加するバイアス電流を制御することによって光出力を一定に保つ光モジュール、の寿命予測方法であって、寿命予測装置が、光モジュールからバイアス電流の電流値であるバイアス電流値を取得する第１ステップと、バイアス電流の初期の電流値である初期バイアス電流値を保持する第２ステップと、を含む。この光モジュールの寿命予測方法は、さらに、寿命予測装置が、バイアス電流値と初期バイアス電流値との差分値の桁数を算出し、桁数の増加が発生したか否かを判定する第３ステップと、桁数の増加の発生が検出される時間間隔を算出する第４ステップと、時間間隔と、第１閾値と、桁数とを用いて光モジュールの寿命を推定する第５ステップと、を含む。

本発明によれば、光モジュールの寿命を、早期にかつ高精度に予測可能であるという効果を奏する。

実施の形態１にかかる寿命予測装置の構成例を示す図 実施の形態１の寿命予測装置の処理手順の一例を示すフローチャート 実施の形態２にかかる寿命予測装置の構成例を示す図 実施の形態２の寿命予測装置の処理手順の一例を示すフローチャート 実施の形態３にかかる寿命予測装置の構成例を示す図 寿命予測装置のハードウェア構成例を示す図 寿命予測装置の別のハードウェア構成例を示す図 実施の形態４にかかる寿命予測装置の構成例を示す図 実施の形態４の、レーザの温度特性による寿命予測関数Ｆ（Ｔ）のイメージを示す図 実施の形態４の寿命予測装置の処理手順の一例を示すフローチャート

以下に、本発明の実施の形態にかかる光モジュールの寿命予測方法および寿命予測装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる寿命予測装置１の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の寿命予測装置１は、光モジュール２とバス３により接続される。光モジュール２は、図示しないレーザダイオードを備え、光出力を一定に保つようレーザダイオードに印加するバイアス電流を制御する。すなわち、光モジュール２は、レーザダイオードに印加するバイアス電流を制御することによって光出力を一定に保つ。バス３は、例えば、Ｉ２Ｃバスであるが、バス３はこれに限定されない。また、光モジュール２と寿命予測装置１との接続形態もバス３を用いた接続に限定されない。

図１に示すように、寿命予測装置１は、バイアス電流取得部１１、初期値保持部１２、監視部１３、時間間隔保持部１４および寿命算出部１５を備える。バイアス電流取得部１１は、バス３を介して、周期的に、光モジュール２から、レーザダイオードに印加するバイアス電流の電流値であるバイアス電流値を取得する。光モジュールに関するＭＳＡ（Multi Source Agreements：メーカ間合意規格）であるＳＦＦ（Small Form Factor）では、バイアス電流値を含む光モジュールのモニタ情報を、Ｉ２Ｃインターフェースにより取得可能であることが規定されている。バイアス電流取得部１１は、例えば、ＳＦＦにしたがってモニタ情報を取得し、モニタ情報からバイアス電流値を抽出することにより、バイアス電流を取得することができる。バイアス電流取得部１１は、例えば、バイアス電流値を取得するたびにリセットするタイマを用いて、周期的にバイアス電流を取得することができる。バイアス電流取得部１１は、取得したバイアス電流値情報が示すバイアス電流値を監視部１３および初期値保持部１２へ出力する。

初期値保持部１２は、初期のバイアス電流の電流値である初期バイアス電流値を保持し、保持している初期バイアス電流値を監視部１３および寿命算出部１５へ出力する。光モジュール２に電源が投入された後に寿命予測装置１が起動される場合は、初期バイアス電流値は、寿命予測装置１の起動後最初にバイアス電流取得部１１から受け取ったバイアス電流値である。寿命予測装置１が起動してから光モジュール２の電源が投入される場合は、初期バイアス電流値は、光モジュール２に電源が投入されてから最初にバイアス電流取得部１１から受け取ったバイアス電流値である。なお、初期バイアス電流値は、上述した例に限定されず、寿命算出処理の開始の時点におけるバイアス電流値であればよい。

監視部１３は、バイアス電流取得部１１から出力されるバイアス電流値と初期値保持部１２から出力される初期バイアス電流値との差である差分値を求める。監視部１３は、求めた差分値の桁数を監視することにより後述する桁上り発生を検出し、桁上り発生が発生すると、時間間隔保持部１４へその旨を通知する。桁上りとは、現在の値の桁数がそれまでの値の桁数より増加することを示す。すなわち、監視部１３は、バイアス電流値と初期バイアス電流値との差分値の桁数を算出し、桁数の増加が発生したか否かを判定する。また、監視部１３は、桁上り発生が発生すると、差分値の桁数を寿命算出部１５へ通知する。時間間隔保持部１４は、桁上りの発生する時間間隔を計測するためのタイマを保持しており、監視部１３からの通知に基づき、保持しているタイマを用いて桁上り発生の時間間隔を算出して保持する。また、時間間隔保持部１４は、桁上り発生の時間間隔を寿命算出部１５へ通知する。寿命算出部１５は、桁上り発生の時間間隔と、差分値の桁数と、バイアス電流の閾値と、初期バイアス電流値とを用いて、光モジュール２の寿命として、光モジュール２の残り寿命を算出する。バイアス電流の閾値は、光モジュール２が劣化したと判断するためのバイアス電流の閾値であり、バイアス電流がこの閾値以上となると、光モジュール２が劣化したすなわち光モジュール２が寿命に達したと判断される。寿命算出部１５における処理の詳細については後述する。

次に、本実施の形態の寿命予測装置１における、光モジュール２の寿命予測方法について説明する。図２は、寿命予測装置１の処理手順の一例を示すフローチャートである。

寿命予測装置１は、まず、初期設定を行う（ステップＳ１）。初期設定では、バイアス電流閾値が寿命算出部１５に設定され、有効桁上り閾値Ｎが監視部１３に設定される。バイアス電流閾値は、あらかじめ寿命予測装置１に記憶されているバイアス電流閾値が寿命算出部１５に読み出されることにより設定されてもよいし、寿命予測装置１の起動後に外部から入力されてもよい。有効桁上り閾値Ｎについても、同様に、あらかじめ寿命予測装置１に記憶されている有効桁上り閾値Ｎが監視部１３に読み出されることにより設定されもよいし、寿命予測装置１の起動後に外部から入力されてもよい。また、本実施の形態では、バイアス電流閾値が設定される例を説明するが、バイアス電流閾値から初期バイアス電流値を減じた値に相当する差分値閾値を寿命予測装置１に設定してもよい。この場合、後述するステップＳ５は行われなくてよい。

寿命予測装置１のバイアス電流取得部１１は、光モジュール２からバイアス電流値を取得する（ステップＳ２）。寿命予測装置１は、バイアス電流取得部１１によるバイアス電流値の取得が１回目であるか否かを判断し、１回目の場合（ステップＳ３ Ｙｅｓ）、取得したバイアス電流値を初期バイアス電流値として保持する（ステップＳ４）。具体的には、バイアス電流取得部１１は、バイアス電流値の取得が１回目の場合に、取得したバイアス電流値を初期値保持部１２へ渡し、初期値保持部１２がバイアス電流取得部１１から受け取ったバイアス電流値を初期バイアス電流値として保持する。または、バイアス電流取得部１１は、バイアス電流値の取得が何回目かにかかわらずバイアス電流値を初期値保持部１２へ渡し、初期値保持部１２が、バイアス電流取得部１１から１回目に受け取ったバイアス電流値を初期バイアス電流値として保持する。初期値保持部１２は、初期バイアス電流値を寿命算出部１５へ渡す。

寿命算出部１５は、バイアス電流閾値から初期バイアス電流値を減算することにより差分値閾値Ｄ_{ｌｉｍｉｔ}を算出して保持する（ステップＳ５）。時間間隔保持部１４は、桁上りの発生する時間間隔を計測するためのタイマをリセットする（ステップＳ６）。具体的には、例えば、ステップＳ６は、バイアス電流取得部１１が、取得したバイアス電流値を監視部１３へ渡し、監視部１３が初回にバイアス電流値を受け取った場合、時間間隔保持部１４へタイマのリセットを指示することにより実行される。ステップＳ６の後、ステップＳ２からの処理が再び実施される。上述したように、バイアス電流値は周期的に取得されるので、ステップＳ２は周期的に実施され、ステップＳ２の実施のたびに、ステップＳ３以降の処理が実施される。

ステップＳ３で、１回目でないと判断された場合（ステップＳ３ Ｎｏ）、監視部１３は、差分値の桁数Ｄ_ｉを算出して保持する（ステップＳ７）。監視部１３は、桁数Ｄ_ｉを少なくとも次回のステップＳ７の実施までは保持する。Ｄ_ｉは、ｉ回目に取得されたバイアス電流を用いて算出された差分値の桁数であり、ｉは、直近のステップＳ２が、何回目の実行であるかを示す整数である。ステップＳ７が実行されるのは、ステップＳ３でＮｏのときであるため、ｉが２以上のときにステップＳ７は実施される。ステップＳ７では、具体的には、監視部１３が、バイアス電流取得部１１から取得したバイアス電流から初期値保持部１２から出力される初期バイアス電流値を減じることにより差分値を求め、求めた差分値の桁数Ｄ_ｉを算出する。バイアス電流値、初期バイアス電流値および差分値が、２進数表示で管理されることとすると、ハードウェアによる桁数Ｄ_ｉの算出および後述する桁上りの監視が容易となる。

監視部１３は、ステップＳ７で算出した桁数Ｄ_ｉと、保持している前回のステップＳ７で算出された桁数Ｄ_ｉ−１とが等しいか否かを判断する（ステップＳ８）。なお、ｉ＝２のときは、Ｄ_ｉ−１すなわちＤ_１が算出されていない。監視部１３は、ｉ＝２の場合には、Ｄ_１はあらかじめ設定された値、例えば０であるとしてステップＳ８を実施する。桁数Ｄ_ｉと、桁数Ｄ_ｉ−１とが等しい場合（ステップＳ８ Ｙｅｓ）、寿命予測装置１はステップＳ２から処理を再度実施する。

桁数Ｄ_ｉと、桁数Ｄ_ｉ−１とが等しくない場合（ステップＳ８ Ｎｏ）、寿命予測装置１は、桁上りの発生する時間間隔を計測するためのタイマのタイマ値を保持した後に該タイマをリセットする（ステップＳ９）。具体的には、監視部１３は、ステップＳ８でＮｏの場合、桁上りを検出したと判定し、時間間隔保持部１４に桁上りの検出を通知するとともに、桁数Ｄ_ｉを寿命算出部１５へ通知する。時間間隔保持部１４は、桁上りの検出を通知されると、内部のタイマのタイマ値を保持するとともにタイマをリセットする。なお、ここでは、バイアス電流が時間の経過とともに増加することを前提に、桁数Ｄ_ｉと、桁数Ｄ_ｉ−１とが等しくない場合には、桁上りが生じていると判断している。光モジュール２から受信したデータの異常などなんらかの異常があった場合には、桁数が減少する場合なども有り得るが、このような場合には、後述のステップＳ１１でＮｏと判定され異常状態と判定される。

監視部１３は、桁数Ｄ_ｉが有効桁上り閾値Ｎ以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０）。桁数Ｄ_ｉが有効桁上り閾値Ｎ未満である場合（ステップＳ１０ Ｎｏ）、再度ステップＳ２からの処理が実施される。桁数Ｄ_ｉが有効桁上り閾値Ｎ以上である場合（ステップＳ１０ Ｙｅｓ）、監視部１３は、桁数Ｄ_ｉから桁数Ｄ_ｉ−１を減じた値が１であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。桁数Ｄ_ｉから桁数Ｄ_ｉ−１を減じた値が１でない場合（ステップＳ１１ Ｎｏ）、監視部１３は、処理が異常状態であると判断し（ステップＳ１２）、処理を終了する。処理が異常状態であると判断した場合、監視部１３は、ユーザに異常を通知するための情報の送信、表示などを行ってもよい。

桁数Ｄ_ｉから桁数Ｄ_ｉ−１を減じた値が１である場合（ステップＳ１１ Ｙｅｓ）、監視部１３は時間間隔保持部１４に桁上りの時間間隔である時間間隔ΔＴの保持を指示し、時間間隔ΔＴは、ステップＳ９で保持したタイマ値を時間間隔ΔＴとして保持する（ステップＳ１３）。なお、時間間隔保持部１４は、タイマ値が保持している時間間隔ΔＴと同一であった場合には、時間間隔ΔＴを更新しなくてもよい。また、時間間隔保持部１４は、桁上り検出時の値にタイマ値を保持することを一定時間継続し、保持している複数のタイマ値を処理することにより時間間隔ΔＴを算出して保持してもよい。例えば、時間間隔保持部１４は、保持している複数のタイマ値の最小の値、平均値または重み付け平均値などを時間間隔ΔＴとして算出して保持するようにしてもよい。また、時間間隔保持部１４は、前回の時間間隔ΔＴと最新のタイマ値との平均値を時間間隔ΔＴとしてもよい。時間間隔保持部１４は、保持している時間間隔ΔＴを寿命算出部１５へ出力する。

次に、寿命算出部１５は、第１閾値である差分値閾値Ｄ_{ｌｉｍｉｔ}と、桁数Ｄ_ｉと、時間間隔ΔＴとを用いて光モジュール２の残り寿命を算出する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４の後、再びステップＳ２以降の処理が実施される。ステップＳ１４では、具体的には、寿命算出部１５は、以下の式（１）により、残り寿命Ｔ_Ｌを算出する。寿命算出部１５は、算出した残り寿命Ｔ_Ｌを示す情報を外部に送信するようにしてもよい。
Ｔ_Ｌ＝（Ｄ_{ｌｉｍｉｔ}−Ｄ_ｉ）×ΔＴ …（１）

本実施の形態にかかる光モジュール２の寿命予測方法は、寿命予測装置１が、光モジュール２からバイアス電流の電流値を取得する第１ステップと、バイアス電流の初期の電流値である初期バイアス電流値を保持する第２ステップと、を含む。また、本実施の形態にかかる光モジュール２の寿命予測方法は、寿命予測装置１が、バイアス電流値と初期バイアス電流値との差分値の桁数を算出し、桁数の増加である桁上りが発生したか否かを判定する第３ステップ、を含む。さらに、本実施の形態にかかる光モジュール２の寿命予測方法は、寿命予測装置１が、桁数の増加の発生が検出される時間間隔である時間間隔ΔＴを算出する第４ステップと、時間間隔ΔＴと、第１閾値と、桁数とを用いて光モジュールの寿命を推定する第５ステップと、を含む。

光モジュール２のバイアス電流が時間に対して指数関数的に変化する。指数関数では桁数が線形に変化する。本実施の形態では、以上のように、寿命予測装置１は、バイアス電流を時間に対する指数関数で近似することにより、バイアス電流と初期バイアス電流の差分値の桁数と、差分値の桁上り時間間隔とに基づいて光モジュール２の残り寿命を推定する。これにより、２つの時刻間の線形近似により残り寿命を算出する場合に比べて、光モジュール２の残り寿命を精度よく推定することができる。

また、上記のように、差分値の桁数Ｄ_ｉが有効桁上り閾値Ｎ未満の場合には寿命を算出しないようにすることで、バイアス電流値のゆらぎにより発生する桁上りが生じた場合に、光モジュール２の劣化による桁上りと誤認されることを抑制することができる。バイアス電流値の初期バイアス電流からの差分値が小さいときには、ゆらぎによる桁上りが発生しやすいため、差分値の桁数Ｄ_ｉが有効桁上り閾値Ｎ未満の場合には寿命を算出しないようにすることで、ゆらぎにより発生する桁上りが劣化による桁上りと誤認されることを抑制することができる。

実施の形態２．
図３は、実施の形態２にかかる寿命予測装置の構成例を示す図である。図３に示すように本実施の形態の寿命予測装置１ａは、実施の形態１の時間間隔保持部１４および寿命算出部１５の替わりに、時間間隔保持部１４ａ、劣化時刻推定部１６および時刻カウンタ部１７を備える以外は、実施の形態１の寿命予測装置１と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。以下、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。

時刻カウンタ部１７は、現在の時刻を示す時刻情報を時間間隔保持部１４ａへ出力する。時間間隔保持部１４ａは、監視部１３から桁上りの検出が通知されると、時刻カウンタ部１７から出力される時刻情報に基づいて、桁上りの検出が通知された時刻を保持する。また、時間間隔保持部１４ａは、監視部１３から桁上りの検出が通知されると、時刻カウンタ部１７から出力される時刻情報に基づいて、桁上りの検出が通知された時刻と、前回保持した時刻との差分値である時刻差分値を算出して保持する。また、時間間隔保持部１４ａは、保持している時刻差分値を用いて、時間間隔ΔＴを算出して保持する。時間間隔保持部１４ａは、最新の差分値を時間間隔ΔＴとしてもよいし、保持している一定時間内の複数の時刻差分値の最小の値、平均値または重み付け平均値などを時間間隔ΔＴとしてもよい。また、時間間隔保持部１４ａは、前回の時間間隔ΔＴと最新の差分値との平均値を時間間隔ΔＴとしてもよい。

劣化時刻推定部１６は、バイアス電流閾値と初期値保持部１２が保持する初期バイアス電流値との差分値の閾値である差分値閾値Ｄ_{ｌｉｍｉｔ}を算出して保持する。バイアス電流閾値は、実施の形態１と同様に、あらかじめ寿命予測装置１ａに設定されてもよいし、寿命予測装置１ａの起動後に外部から設定されてもよい。または、バイアス電流閾値ではなく差分値閾値Ｄ_{ｌｉｍｉｔ}が劣化時刻推定部１６に設定されてもよい。

劣化時刻推定部１６は、監視部１３により算出される差分値の桁数Ｄ_ｉと、時間間隔保持部１４ａが保持する時間間隔ΔＴと、時刻カウンタ部１７から出力される時刻情報とを用いて、光モジュール２の寿命として、光モジュール２の推定劣化時刻を推定する。

次に、本実施の形態の寿命予測装置１ａにおける、光モジュール２の寿命予測方法について説明する。図４は、寿命予測装置１ａの処理手順の一例を示すフローチャートである。

寿命予測装置１ａは、まず、初期設定を行う（ステップＳ１ａ）。初期設定では、バイアス電流閾値が劣化時刻推定部１６に設定され、有効桁上り閾値Ｎが監視部１３に設定され、現在時刻が時刻カウンタ部１７に設定される。

ステップＳ２〜ステップＳ５は、実施の形態１と同様である。なお、本実施の形態では、実施の形態１で各部から寿命算出部１５へ渡されたデータは、寿命算出部１５の替わりに劣化時刻推定部１６へ渡される。また、ステップＳ５は、寿命算出部１５の替わりに、劣化時刻推定部１６が実施する。ステップＳ５の後、時間間隔保持部１４ａは時刻カウンタ部１７から取得した時刻情報に基づいて、その時点の時刻を保持する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１の後、再びステップＳ２からの処理が実施される。

ステップＳ３でＮｏの場合、実施の形態１と同様にステップＳ７，Ｓ８が実施される。ステップＳ８でＮｏの場合、時間間隔保持部１４ａは、時刻カウンタ部１７から取得した時刻情報に基づいて、時刻すなわち現在の時刻を保持するとともに、現在の時刻と前回保持した時刻との差分値である時刻差分値を算出して保持する（ステップＳ９ａ）。ステップＳ９ａの後、実施の形態１と同様にステップＳ１０，Ｓ１１が実施される。ステップＳ１２も実施の形態１と同様である。

桁数Ｄ_ｉから桁数Ｄ_ｉ−１を減じた値が１である場合（ステップＳ１１ Ｙｅｓ）、監視部１３は時間間隔保持部１４ａに桁上りの時間間隔である時間間隔ΔＴの保持を指示し、時間間隔保持部１４ａは、ステップＳ９ａで保持した時刻差分値を時間間隔ΔＴとして保持する（ステップＳ１３ａ）。なお、時間間隔保持部１４ａは、実施の形態１の時間間隔保持部１４と同様に、最新の時刻差分値を時間間隔ΔＴとして保持してもよいし、複数の時刻差分値を保持しておき、これらの時刻差分値から時間間隔ΔＴを算出してもよいし、最新の時刻差分値との平均値を時間間隔ΔＴとしてもよい。

劣化時刻推定部１６は、差分値閾値Ｄ_{ｌｉｍｉｔ}と、桁数Ｄ_ｉと、時間間隔ΔＴと、時刻カウンタ部１７から出力される時刻情報が示す時刻すなわち寿命の算出時刻である時刻ｔと、を用いて光モジュール２の寿命として推定劣化時刻Ｔ_Ｔを算出する（ステップＳ１４ａ）。ステップＳ１４ａの後、再びステップＳ２以降の処理が実施される。ステップＳ１４ａでは、具体的には、劣化時刻推定部１６は、以下の式（２）により、光モジュール２の推定劣化時刻Ｔ_Ｔを算出する。
Ｔ_Ｔ＝ｔ＋（Ｄ_{ｌｉｍｉｔ}−Ｄ_ｉ）×ΔＴ …（２）

上記のように、本実施の形態では、実施の形態１と同様に、バイアス電流を時間に対する指数関数で近似することにより、バイアス電流と初期バイアス電流の差分値の桁数と、差分値の桁上り時間間隔とに基づいて光モジュール２の推定劣化時刻を推定する。これにより、２つの時刻間の線形近似により推定劣化時刻を算出する場合に比べて、光モジュール２の推定劣化時刻を精度良く推定することができる。また、時刻カウンタ部１７を備えることで、光モジュール２の推定劣化時刻を求めているため、特に、寿命予測装置１ａが、算出した値を外部へリアルタイムに通知することができない場合に有効である。

実施の形態３．
図５は、実施の形態３にかかる寿命予測装置の構成例を示す図である。図５に示すように本実施の形態の寿命予測装置１ｂは、実施の形態１の寿命算出部１５の替わりに、アラーム発出部１８を備える以外は、実施の形態１の寿命予測装置１と同様である。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。以下、実施の形態１と異なる点を中心に説明する。

アラーム発出部１８は、実施の形態１の寿命算出部１５としての機能を有するとともに、以下に示すアラーム発生機能を有する。すなわち、アラーム発出部１８の寿命算出部１５としての機能は、実施の形態１と同様である。

アラーム発出部１８は、実施の形態１で述べたように残り寿命Ｔ_Ｌを上述した式（１）により算出し、残り寿命Ｔ_Ｌが、第２閾値であるあらかじめ設定された閾値以下となった場合に、アラームを発出する。アラームの発出方法としては、例えば、図示しない表示部に残り寿命Ｔ_Ｌが閾値以下となったことを表示してもよいし、通信により残り寿命Ｔ_Ｌが閾値以下となったことを示す情報を、図示しない外部の装置に送信してもよい。また、残り寿命Ｔ_Ｌに関する閾値は、例えば、光モジュール２の保守周期とすればよい。また、この閾値として、値の異なる複数の閾値を設定しておき、アラーム発出部１８は、複数の閾値を用いて、残り寿命Ｔ_Ｌの程度を表すようにしてもよい。例えば、Ａ_１＜Ａ_２＜Ａ_３（Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３は正の実数）を満たす３つの閾値Ａ_１，Ａ_２，Ａ_３を設定しておき、残り寿命Ｔ_Ｌが、Ａ_３以下かつＡ_２より大きい場合に第１レベル、残り寿命Ｔ_Ｌが、Ａ_２以下かつＡ_１より大きい場合に第２レベル、残り寿命Ｔ_Ｌが、Ａ_１以下の場合に第３レベルと定義しておく。アラーム発出部１８は、残り寿命Ｔ_Ｌが、第１レベル、第２レベルおよび第３レベルのうちのどのレベルであるかを示す情報を発出することにより、残り寿命Ｔ_Ｌの程度を外部に知らせることができる。

以上のように、アラーム発出部１８は、残り寿命Ｔ_Ｌが閾値以下となった場合に、アラームを発出するようにした。このため、残り寿命Ｔ_Ｌが算出されるたびに、外部に残り寿命Ｔ_Ｌを示す情報が送信される場合に比べ、外部に送信する情報量を小さくすることが可能となる。

次に、実施の形態１から実施の形態３で述べた寿命予測装置のハードウェア構成について説明する。図６は、寿命予測装置のハードウェア構成例を示す図である。寿命予測装置は、プロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit）３０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）３０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）３０３、光モジュールインターフェース回路（光モジュールＩＦ）３０４および通信インターフェース回路（通信ＩＦ）３０５を備え、各構成部はバス３１０によってそれぞれ接続されている。ＣＰＵ３０１は寿命予測装置全体の制御を司る。ＲＯＭ３０２はブートプログラム、通信プログラム、データ解析プログラムなどのプログラムを格納する。ＲＯＭ３０２には、本実施の形態の寿命予測装置としての機能を実現するためのプログラムが格納され、ＣＰＵ３０１がこのプログラムを実行することにより、図１、図３および図５に示した寿命予測装置の各部の動作が実現される。ＲＡＭ３０３はＣＰＵ３０１のワーク領域として使用される。光モジュールＩＦ３０４は光モジュールのバイアス電流を取得するインターフェースとして機能する。通信ＩＦ３０５は寿命予測装置と外部のインターフェースとして機能する。

図７は、寿命予測装置の別のハードウェア構成例を示す図である。寿命予測装置は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）３１１、ＲＯＭ３０２、光モジュールＩＦ３０４、通信ＩＦ３０５を備え、各構成部はバス３１０によってそれぞれ接続されている。ＦＰＧＡ３１１は寿命予測装置全体の制御を司る。ＲＯＭ３０２はＦＰＧＡ３１１のプログラムを格納する。ＦＰＧＡ３１１の種類によってはＲＯＭ３０２を必要としない場合もある。図１、図３および図５に示した寿命予測装置の各部の動作は、ＦＰＧＡ３１１により実現される。光モジュールＩＦ３０４は光モジュールのバイアス電流を取得するインターフェースとして機能する。通信ＩＦ３０５は寿命予測装置と外部のインターフェースとして機能する。なお、図１、図３および図５に示した寿命予測装置の各部のうちの一部が、ＣＰＵ３０１を用いて実現され、残部がＦＰＧＡ３１１により実現されてもよい。

実施の形態４．
図８は、実施の形態４にかかる寿命予測装置の構成例を示す図である。図８に示すように本実施の形態の寿命予測装置１ｃは、実施の形態２の監視部１３、時間間隔保持部１４ａ、劣化時刻推定部１６、および時刻カウンタ部１７の替わりに、監視部１３ｂ、時間間隔保持部１４ｂ、劣化時刻推定部１６ｂ、および時刻カウンタ部１７ｂを備える以外は、実施の形態２の寿命予測装置１ａと同様である。実施の形態２と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態２と同一の符号を付して重複する説明を省略する。以下、実施の形態２と異なる点を中心に説明する。

監視部１３ｂは、実施の形態２で説明した桁上りの検出、桁上りの検出の通知、および桁数の通知に加えて、バイアス電流取得部１１から出力されるバイアス電流の、ある一定周期内の最大値を検出する。すなわち、監視部１３ｂは、バイアス電流値の一定周期内のバイアス電流の最大値を、一定周期ごとに算出する。また、監視部１３ｂは、時間間隔保持部１４ｂにバイアス電流の最大値の検出を通知し、劣化時刻推定部１６ｂにバイアス電流の最大値を通知する。なお、監視部１３ｂは、例えば、一定周期内で１回目に検出されたバイアス電流値と２回目に検出されたバイアス電流値とを比較し、大きい方を最大値と判定して一旦時間間隔保持部１４ｂへ通知する。時間間隔保持部１４ｂは、時刻カウンタ部１７ｂから出力される時刻情報に基づいて最大値と通知された時刻を一旦保持する。その後、監視部１３ｂは、一定周期内で、順次、次に検出されたバイアス電流値とその時点までの最大値とを比較し、検出されたバイアス電流値の方が大きい場合には、時間間隔保持部１４ｂへ最大値の検出を通知する。そして、１つの一定周期が終了すると、監視部１３ｂは、一定周期の終了を時間間隔保持部１４ｂへ通知する。これにより、時間間隔保持部１４ｂは、この一定周期における最大値の検出時刻を確定させる。なお、一定周期における最大値検出時刻の算出方法は上述した例に限定されない。

時刻カウンタ部１７ｂは、現在の時刻を示す時刻情報を時間間隔保持部１４ｂへ出力する。時間間隔保持部１４ｂは、監視部１３ｂから桁上りの検出が通知されると、時刻カウンタ部１７ｂから出力される時刻情報に基づいて、桁上りの検出が通知された時刻を保持する。時間間隔保持部１４ｂは、監視部１３ｂから桁上りの検出が通知されると、時刻カウンタ部１７ｂから出力される時刻情報に基づいて、桁上りの検出が通知された時刻と、前回保持した桁上りの時刻との差分値である時刻差分値を用いて、時間間隔ΔＴを算出して保持する。また、時間間隔保持部１４ｂは、保持している時刻差分値を用いて、時間間隔ΔＴを算出して保持する。時間間隔保持部１４ｂは、最新の差分値を時間間隔ΔＴとして保持してよいし、一定時間内の複数の時刻差分値を記憶しておき、これら記憶している複数の時刻差分値の最小の値、平均値または重みづけ平均値などを時間間隔ΔＴとして保持してもよい。時間間隔保持部１４ｂは、前回の時間間隔ΔＴと最新の差分値との平均値を時間間隔ΔＴとして保持してもよい。

時間間隔保持部１４ｂは、監視部１３ｂからバイアス電流の最大値の検出が通知された場合にも、時刻カウンタ部１７ｂから出力される時刻情報に基づいて、バイアス電流の最大値の検出が通知された時刻を保持する。また、時間間隔保持部１４ｂは、一定周期ごとに、バイアス電流の最大値の検出が通知された時刻を最大値検出時刻として劣化時刻推定部１６ｂへ出力する。上述したとおり、監視部１３ｂはある一定周期のバイアス電流の最大値を検出しているので、時間間隔保持部１４ｂは監視部１３ｂから、一定周期あたり１つの最大値検出時刻を求めることができる。

劣化時刻推定部１６ｂは、バイアス電流閾値と初期値保持部１２が保持する初期バイアス電流値との差分値の閾値である差分値閾値Ｄ_{ｌｉｍｉｔ}を算出して保持する。バイアス電流閾値は、実施の形態２と同様に、あらかじめ寿命予測装置１ｃに設定されてもよいし、寿命予測装置１ｃの起動後に外部から設定されてもよい。または、バイアス電流閾値ではなく差分値閾値Ｄ_{ｌｉｍｉｔ}が劣化時刻推定部１６ｂに設定されてもよい。

劣化時刻推定部１６ｂは、監視部１３ｂにより算出される差分値の桁数Ｄ_ｉと、時間間隔保持部１４ｂが保持する時間間隔ΔＴと、時刻カウンタ部１７ｂから出力される時刻情報とを用いて、光モジュール２の寿命として、光モジュール２の第一の推定劣化時刻Ｔ_Ｔ１を推定する。第一の推定劣化時刻Ｔ_Ｔ１の算出方法は実施の形態２で説明した推定劣化時刻の算出方法と同様である。

また、劣化時刻推定部１６ｂは、バイアス電流値の一定周期内のバイアス電流の最大値と、最大値が検出された時刻とに基づいて光モジュール２の推定劣化時刻を推定する。詳細には、劣化時刻推定部１６ｂは、監視部１３ｂから通知されるバイアス電流の最大値と、時間間隔保持部１４ｂから出力される最大値検出時刻とを用いて、１日、季節といった単位で、温度変化が原因となって生じるレーザの温度特性による寿命予測関数Ｆ（Ｔ）を算出する。図９は、実施の形態４の、レーザの温度特性による寿命予測関数Ｆ（Ｔ）のイメージを示す図である。図９では、横軸は時間を示し、縦軸はバイアス電流を示す。バイアス電流４０１は、バイアス電流取得部１１によって取得されるバイアス電流を示している。一定周期ΔＴαは、監視部１３ｂがバイアス電流の最大値を検出する周期である。すなわち、監視部１３ｂは、一定周期ΔＴαごとに、バイアス電流取得部１１から出力されるバイアス電流の最大値を検出している。近似曲線４０２は、監視部１３ｂから出力されるバイアス電流の最大値と時間間隔保持部１４ｂから出力される最大値検出時刻とを用いて、時刻とバイアス電流との関係を近似した近似曲線である。レーザの温度特性による寿命予測関数Ｆ（Ｔ）は、この近似曲線４０２で表される。

劣化時刻推定部１６ｂは、算出したレーザの温度特性による寿命予測関数Ｆ（Ｔ）と、バイアス電流閾値とを用いて、光モジュール２の第二の推定劣化時刻Ｔ_Ｔ２を推定する。具体的には、劣化時刻推定部１６ｂは、レーザの温度特性による寿命予測関数Ｆ（Ｔ）の値がバイアス電流閾値となる時刻を求め、求めた時刻を第二の推定劣化時刻Ｔ_Ｔ２とする。

次に、本実施の形態の寿命予測装置１ｃにおける、光モジュール２の寿命予測方法について説明する。図１０は、実施の形態４の寿命予測装置１ｃの処理手順の一例を示すフローチャートである。

寿命予測装置１ｃは、まず、初期設定を行う（ステップＳ１ａ）。初期設定では、バイアス電流閾値が劣化時刻推定部１６ｂに設定され、有効桁上り閾値Ｎが監視部１３ｂに設定され、現在時刻が時刻カウンタ部１７ｂに設定される。

ステップＳ２〜ステップＳ５は、実施の形態２と同様である。なお、本実施の形態では、実施の形態２で各部から劣化時刻推定部１６へ渡されたデータは、劣化時刻推定部１６の替わりに、劣化時刻推定部１６ｂへ渡される。また、ステップＳ５は、劣化時刻推定部１６の替わりに、劣化時刻推定部１６ｂが実施する。ステップＳ５の後、時間間隔保持部１４ｂは時刻カウンタ部１７ｂから取得した時刻情報に基づいて、その時点の時刻を保持する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１の後、再びステップＳ２からの処理が実施される。

ステップＳ３でＮｏの場合、実施の形態２と同様にステップＳ７，Ｓ８が実施される。ステップＳ８でＮｏの場合、時間間隔保持部１４ｂは、時刻カウンタ部１７ｂから取得した時刻情報に基づいて、時刻すなわち現在の時刻を保持するとともに、現在の時刻と前回保持した時刻との差分値である時刻差分値を算出して保持する（ステップＳ９ａ）。ステップＳ９ａの後、実施の形態２と同様にステップＳ１０，Ｓ１１が実施される。ステップＳ１２も実施の形態２と同様である。

桁数Ｄ_ｉから桁数Ｄ_ｉ−１を減じた値が１である場合（ステップＳ１１ Ｙｅｓ）、監視部１３ｂは時間間隔保持部１４ｂに桁上りの時間間隔である時間間隔ΔＴの保持を指示し、時間間隔保持部１４ｂは、ステップＳ９ａで保持した時刻差分値を時間間隔ΔＴとして保持する（ステップＳ１３ａ）。なお、時間間隔保持部１４ｂは、実施の形態２の時間間隔保持部１４ａと同様に、最新の時刻差分値を時間間隔ΔＴとして保持してもよいし、複数の時刻差分値を保持しておき、これらの時刻差分値から時間間隔ΔＴを算出してもよいし、最新の時刻差分値との平均値を時間間隔ΔＴとしてもよい。

劣化時刻推定部１６ｂは、差分値閾値Ｄ_{ｌｉｍｉｔ}と、桁数Ｄ_ｉと、時間間隔ΔＴと、時刻カウンタ部１７ｂから出力される時刻情報が示す時刻すなわち寿命の算出時刻である時刻ｔと、を用いて光モジュール２の寿命として第一の推定劣化時刻Ｔ_Ｔ１を算出する（ステップＳ１４ａ）。ステップＳ１４ａの後、再びステップＳ２以降の処理が実施される。ステップＳ１４ａでは、具体的には、劣化時刻推定部１６ｂは、以下の式（３）により、光モジュール２の第一の推定劣化時刻Ｔ_Ｔ１を算出する。
Ｔ_Ｔ１ ＝ ｔ ＋ （Ｄ_{ｌｉｍｉｔ}− Ｄ_ｉ）×ΔＴ … （３）

また、ステップＳ２の後、ステップＳ３と並行して、ステップＳ２２が実施される。ステップＳ２２は、監視部１３ｂが、バイアス電流取得部１１から出力されるある一定周期内のバイアス電流の最大値を算出する処理である。ステップＳ２２の後、ステップＳ２３が実施される。

ステップＳ２３にて、時間間隔保持部１４ｂは、時刻カウンタ部１７ｂから取得した時刻情報に基づいて、時刻すなわち最大値が算出された時刻を保持する。また、監視部１３ｂが算出したバイアス電流の最大値を劣化時刻推定部１６ｂへ通知する。ステップＳ２３の後、ステップＳ２４が実施される。

ステップＳ２４にて、劣化時刻推定部１６ｂは、監視部１３ｂから通知されるバイアス電流の最大値と、時間間隔保持部１４ｂから出力されるバイアス電流の最大値の検出が通知された時刻情報を用いて、レーザの温度特性による寿命予測関数Ｆ（Ｔ）を算出する。ステップＳ２４の後、ステップＳ２５が実施される。

ステップＳ２５にて、劣化時刻推定部１６ｂは、ステップＳ２４にて算出したレーザの温度特性による寿命予測関数Ｆ（Ｔ）と、ステップＳ１ａにて設定されたバイアス電流閾値を用いて、光モジュール２の第二の推定劣化時刻Ｔ_Ｔ２を算出する。

以上の例では、寿命予測装置１ｃは、ステップＳ２の後、ステップＳ３からの処理すなわち実施の形態２と同様の処理と、ステップＳ２２〜Ｓ２５の処理との両方を実施したが、ステップＳ２の後、ステップＳ２２〜Ｓ２５の処理のみを実施してもよい。以上のように、本実施の形態の光モジュールの寿命予測方法は、バイアス電流値の一定周期内のバイアス電流の最大値を、一定周期ごとに算出するステップと、最大値と、最大値が検出された時刻とに基づいて光モジュールの推定劣化時刻を推定するステップと、を含む。

上記のように、本実施の形態では、実施の形態２と同様に、バイアス電流を時間に対する指数関数で近似することにより、バイアス電流と初期バイアス電流の差分値の桁数と、差分値の桁上り時間間隔とに基づいて光モジュール２の推定劣化時刻を推定する。これにより、２つの時刻間の線形近似により推定劣化時刻を算出する場合に比べて、光モジュール２の推定劣化時刻を精度良く推定することができる。また、時刻カウンタ部１７ｂを備えることで、光モジュール２の推定劣化時刻を求めているため、特に寿命予測装置１ｃが、算出した値を外部へリアルタイムに通知することができない場合に有効である。また、バイアス電流の最大値とバイアス電流の最大値の検出が通知された時刻情報とに基づいてレーザの温度特性による寿命予測関数Ｆ（Ｔ）を算出し、レーザの温度特性による寿命予測関数Ｆ（Ｔ）とバイアス電流閾値とに基づいて、光モジュール２の推定劣化時刻を推定する。これにより、レーザの温度特性を考慮した推定劣化時刻を算出することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ 寿命予測装置、２ 光モジュール、３ バス、１１ バイアス電流取得部、１２ 初期値保持部、１３，１３ｂ 監視部、１４，１４ａ，１４ｂ 時間間隔保持部、１５ 寿命算出部、１６，１６ｂ 劣化時刻推定部、１７，１７ｂ 時刻カウンタ部、１８ アラーム発出部。

Claims (12)

1. レーザダイオードに印加するバイアス電流を制御することによって光出力を一定に保つ光モジュール、の寿命予測方法であって、
   寿命予測装置が、
   前記光モジュールから前記バイアス電流の電流値であるバイアス電流値を取得する第１ステップと、
   前記バイアス電流の初期の電流値である初期バイアス電流値を保持する第２ステップと、
   前記バイアス電流値と前記初期バイアス電流値との差分値の桁数を算出し、前記桁数の増加が発生したか否かを判定する第３ステップと、
   前記桁数の増加の発生が検出される時間間隔を算出する第４ステップと、
   前記時間間隔と、第１閾値と、前記桁数とを用いて前記光モジュールの寿命を推定する第５ステップと、
   を含むことを特徴とする光モジュールの寿命予測方法。
2. 前記寿命は、前記光モジュールの残り寿命であることを特徴とする請求項１に記載の光モジュールの寿命予測方法。
3. 前記残り寿命があらかじめ設定された第２閾値以下となったときにアラームを発出する第６ステップと、
   を含むことを特徴とする請求項２に記載の光モジュールの寿命予測方法。
4. 前記寿命は、前記光モジュールの推定劣化時刻であり、
   前記第５ステップでは、前記時間間隔と、前記第１閾値と、前記桁数と、前記寿命の算出時刻とを用いて、前記推定劣化時刻を推定することを特徴とする請求項１に記載の光モジュールの寿命予測方法。
5. 前記バイアス電流値の一定周期内のバイアス電流の最大値を、前記一定周期ごとに算出する第６ステップと、
   前記最大値と、前記最大値が検出された時刻とに基づいて前記光モジュールの推定劣化時刻を推定する第７ステップと、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の光モジュールの寿命予測方法。
6. レーザダイオードに印加するバイアス電流を制御することによって光出力を一定に保つ光モジュール、の寿命予測方法であって、
   寿命予測装置が、
   前記光モジュールから前記バイアス電流の電流値であるバイアス電流値を取得する第１ステップと、
   前記バイアス電流の初期の電流値である初期バイアス電流値を保持する第２ステップと、
   前記バイアス電流値の一定周期内のバイアス電流の最大値を、前記一定周期ごとに算出する第３ステップと、
   前記最大値と、前記最大値が検出された時刻とに基づいて前記光モジュールの推定劣化時刻を推定する第４ステップと、
   を含むことを特徴とする光モジュールの寿命予測方法。
7. レーザダイオードに印加するバイアス電流を制御することによって光出力を一定に保つ光モジュール、の寿命を予測する寿命予測装置であって、
   前記光モジュールから前記バイアス電流の電流値であるバイアス電流値を取得するバイアス電流取得部と、
   前記バイアス電流の初期の電流値である初期バイアス電流値を保持する初期値保持部と、
   前記バイアス電流値と前記初期バイアス電流値との差分値の桁数を算出し、前記桁数の増加が発生したか否かを判定する監視部と、
   前記桁数の増加の発生が検出される時間間隔を算出する時間間隔算出部と、
   前記時間間隔と、第１閾値と、前記桁数とを用いて前記光モジュールの寿命を推定する寿命算出部と、
   を備えることを特徴とする寿命予測装置。
8. 前記寿命は、前記光モジュールの残り寿命であることを特徴とする請求項７に記載の寿命予測装置。
9. 前記残り寿命があらかじめ設定された第２閾値以下となったときにアラームを発出することを特徴とする請求項８に記載の寿命予測装置。
10. 前記寿命は、前記光モジュールの推定劣化時刻であり、
    前記寿命算出部は、前記時間間隔と、前記第１閾値と、前記桁数と、前記寿命の算出時刻とを用いて、前記推定劣化時刻を推定することを特徴とする請求項７に記載の寿命予測装置。
11. 前記寿命算出部は、一定周期ごとの、前記バイアス電流値の前記一定周期内のバイアス電流の最大値と、前記最大値が検出された時刻とに基づいて前記光モジュールの推定劣化時刻を推定することを特徴とする請求項７に記載の寿命予測装置。
12. レーザダイオードに印加するバイアス電流を制御することによって光出力を一定に保つ光モジュール、の寿命を予測する寿命予測装置であって、
    前記光モジュールから前記バイアス電流の電流値であるバイアス電流値を取得するバイアス電流取得部と、
    前記バイアス電流値の一定周期内のバイアス電流の最大値を、前記一定周期ごとに算出する監視部と、
    前記最大値と、前記最大値が検出された時刻とに基づいて前記光モジュールの推定劣化時刻を推定する寿命算出部と、
    を備えることを特徴とする寿命予測装置。

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