JPWO2020044661A1 - 光パルス試験器、光伝送路の試験方法及び光伝送路の試験システム - Google Patents

Abstract

光伝送路の障害を自動的に検出する。光源（２）は、監視光（ＭＬ）を出力する。光検出部（４）は、光伝送路（ＴＬ）からの戻り光（ＢＬ）を検出し、戻り光（ＢＬ）の強度を示す検出信号（ＶＢ）を出力する。光合分波器（３）は、光源（２）から入力する監視光（ＭＬ）を光伝送路（ＴＬ）へ出力し、光伝送路（ＴＬ）から入力する戻り光（ＢＬ）を光検出部（４）へ出力する。比較器（５）は、検出信号（ＶＢ）を閾値電圧（Ｖｔｈ）と比較し、比較結果を示す比較信号（ＣＯＭＰ）を出力する。処理部（１）は、比較信号（ＣＯＭＰ）が遷移する第１のタイミングを検出し、第１のタイミングが基準タイミングよりも早い場合に光伝送路（ＴＬ）の障害を検出する。

Description

本発明は、光パルス試験器、光伝送路の試験方法及び光伝送路の試験システムに関する。

光ファイバなどで構成される光伝送路の破断を検出するため、一般に、ＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）と呼ばれる光パルス試験器が用いられる。光パルス試験器は、監視光である光パルスを光伝送路へ出力し、光伝送路の各部位からの後方散乱光（いわゆる戻り光）の戻り時間と強度とを監視して、破断位置を検出する。破断位置以降からは戻り光が返ってこないので、戻り光の強度が低下するタイミングを検出することで、光伝送路の破断位置を特定することができる。

例えば、光伝送路の破断だけでなく、光伝送路を構成するファイバの巻き状態に起因する異常部を選別可能な、ＯＴＤＲ波形判定方法が提案されている（特許文献１）。

また、光伝送路へ出力する光パルス（監視光）のパルス幅を自動的に設定する光パルス試験器が提案されている（特許文献２）。この光パルス試験器では、光伝送路からの戻り光をアナログ電気信号に変換し、Ａ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換している。そして、デジタル信号をデータ処理部で処理することによって、光伝送路の破断位置を検出する。

さらに、光パルス試験器（試験装置）に、光伝送路によって終端装置及びスプリッタが多段に接続されている場合でも、障害が発生した光伝送路を特定することができる光線路監視装置が提案されている（特許文献３）。

特開２０１１−３８７８５号公報 特開平６−１６７４１７号公報 国際公開第２００７／８８９７６号

上記したような一般的な光パルス試験器は、光伝送路の破断が発生したときの破断位置の特定に用いられる。上記のような光パルス試験器では、一般に、戻り光の強度が弱く、戻り光に重畳しているノイズの影響が大きい。よって、戻り光を複数回受け取って平均化することで検出精度を確保する必要があるため、破断検出には時間を要する。そのため、上記の光パルス試験は、光伝送路を常時監視し、破断の発生をリアルタイムで検出するような即応性のある運用は困難であった。

例えば、特許文献２では、戻り光を受けるＯ／Ｅ変換回路が出力するアナログ信号をＡ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換している。Ａ／Ｄ変換器は比較的回路規模が大きく、信号処理に時間を要する。そのため、一定の期間戻り光を検出したり、上記のような平均化を行う場合には、Ａ／Ｄ変換処理を複数回行うこととなる。その結果、破断検出に要する時間が長くなってしまい、光伝送路の常時監視に適用することは困難である。

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、光伝送路の障害を自動的に検出することを目的とする。

本発明の一態様である光パルス試験器は、監視光を出力する光源と、光伝送路からの戻り光を検出し、前記戻り光の強度を示す検出信号を出力する光検出部と、前記光源から入力する前記監視光を前記光伝送路へ出力し、前記光伝送路から入力する前記戻り光を前記光検出部へ出力する光合分波器と、前記検出信号を第１の閾値電圧と比較し、比較結果を示す第１の比較信号を出力する第１の比較器と、前記第１の比較信号が遷移する第１のタイミングを検出し、前記第１のタイミングが基準タイミングよりも早い場合に前記光伝送路の障害を検出する処理部と、を有するものである。

本発明の一態様である光伝送路の試験方法は、光伝送路へ監視光を出力し、前記光伝送路からの戻り光を検出して、前記戻り光の強度を示す検出信号を出力し、前記検出信号を第１の閾値電圧と比較して、比較結果を示す第１の比較信号を出力し、前記第１の比較信号が遷移する第１のタイミングを検出し、検出したタイミングが基準タイミングよりも早い場合に、前記光伝送路の障害を検出するものである。

本発明の一態様である光伝送路の試験システムは、光信号を送受信する第１の光伝送装置と、光信号を送受信する第２の光伝送装置と、前記第１の伝送装置と前記第２の伝送装置とを接続する光伝送路と、前記第１の伝送装置に接続され、前記光伝送路の試験を行う光パルス試験器と、を有し、前記光パルス試験器は、監視光を出力する光源と、前記光伝送路からの戻り光を検出し、前記戻り光の強度を示す検出信号を出力する光検出部と、前記光源から入力する前記監視光を前記光伝送路へ出力し、前記光伝送路から入力する前記戻り光を前記光検出部へ出力する光合分波器と、前記検出信号を第１の閾値電圧と比較し、比較結果を示す第１の比較信号を出力する第１の比較器と、前記第１の比較信号が遷移する第１のタイミングを検出し、検出したタイミングが基準タイミングよりも早い場合に前記光伝送路の障害を検出する処理部と、を有するものである。

本発明によれば、光伝送路の障害を自動的に検出することができる。
ことができる。

実施の形態１にかかる光パルス試験器の使用例を模式的に示す図である。 実施の形態１にかかる光パルス試験器の構成を模式的に示す図である。 実施の形態１にかかる光パルス試験器の構成をより詳細に示す図である。 実施の形態１にかかる光パルス試験器の破断検出動作を示すフローチャートである。 実施の形態１にかかる光パルス試験器が検出する戻り光の強度を示す図である。 実施の形態２にかかる光パルス試験器の構成を模式的に示す図である。 実施の形態３にかかる光パルス試験器の構成を模式的に示す図である。 光伝送路に劣化が生じた場合の戻り光の強度を示す図である。 光信号の瞬断が発生したときの戻り光の強度と、光信号の瞬断から回復したときの戻り光の強度と、を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。

実施の形態１
実施の形態１にかかる光パルス試験器について説明する。光パルス試験器は、例えば、光伝送路で接続された２つの端局の一方に接続され、光伝送路に監視光を出力し、その戻り光を検出可能に構成される。図１に、実施の形態１にかかる光パルス試験器１００の使用例を模式的に示す。ここでは、端局ＴＳ１と端局ＴＳ２とを接続する光伝送路ＴＬの破断を検出する例について説明する。端局ＴＳ１及び端局ＴＳ２と監視制御装置１００１とは、光通信ネットワークを構成している。光パルス試験器１００は、光通信ネットワーク１０００と接続されることで、光通信ネットワーク１０００と共に光伝送路の試験システムを構成する。

端局ＴＳ１は、光信号の送受信が可能に構成された光伝送装置ＴＲ１（第１の光伝送装置とも称する）と光波長フィルタＭ１とを有する。光波長フィルタＭ１は、２入力１出力の光波長フィルタとして構成される。光伝送装置ＴＲ１は、光波長フィルタＭ１の一方の入力（ポートＰ１１）に接続される。光パルス試験器１００は、光波長フィルタＭ１の他方の入力（ポートＰ１２）に接続される。光波長フィルタＭ１の出力（ポートＰ１３）は、光伝送路ＴＬと接続される。

端局ＴＳ２は、光信号の送受信が可能に構成された光伝送装置ＴＲ２（第２の光伝送装置とも称する）と光波長フィルタＭ２とを有する。光波長フィルタＭ２は、１入力２出力の光波長フィルタとして構成される。光波長フィルタＭ２の入力（ポートＰ２１）は、光伝送路ＴＬと接続される。光伝送装置ＴＲ２は、光波長フィルタＭ２の一方の出力（ポートＰ２２）に接続される。図１では、光波長フィルタＭ２の他方の出力（ポートＰ２３）は開放されているが、必要に応じて各種の装置が接続可能である。

光パルス試験器１００は、光波長フィルタＭ１を通じて監視光ＭＬを光伝送路ＴＬへ出力し、光波長フィルタＭ１を通じて光伝送路ＴＬから返ってきた戻り光ＢＬを検出する。光パルス試験器１００は、戻り光ＢＬの強度を検出することで、光伝送路ＴＬの破断を検出するように構成される。光パルス試験器１００は、光伝送路の破断検出結果を、例えば監視制御装置１００１へ通知することができる。監視制御装置１００１は、光伝送路の破断が発生した場合には、光信号の送信及び受信の停止を、光伝送装置ＴＲ１及びＴＲ２の一方又は両方に指示してもよい。

次に、光パルス試験器１００について具体的に説明する。図２に、実施の形態１にかかる光パルス試験器１００の構成を模式的に示す。図３に、実施の形態１にかかる光パルス試験器１００の構成をより詳細に示す。光パルス試験器１００は、処理部１、光源２、光合分波器３、光検出部４及び比較器５を有する。

処理部１は、制御信号ＣＯＮ１により、光源２の動作を制御可能に構成される。また、処理部１は、比較器５の一方の入力に与える閾値電圧Ｖｔｈ（第１の閾値電圧とも称する）を調整可能に構成される。

処理部１の構成について説明する。処理部１は、演算部１１、パルス発生器１２、閾値電圧制御部１３及びタイマ１４を有する。演算部１１は、比較器５が出力する比較信号ＣＯＭＰを監視するとともに、パルス発生器１２、閾値電圧制御部１３及びタイマ１４の動作を制御可能に構成される。

パルス発生器１２は、監視光ＭＬのパルスを出力させるため、光源２に制御信号ＣＯＮ１を出力する。閾値電圧制御部１３は、閾値電圧生成部６（第１の閾値電圧生成部とも称する）に制御信号ＣＯＮ２を与えることで、閾値電圧生成部６が比較器５に出力する閾値電圧Ｖｔｈの値を制御する。タイマ１４は、タイミングを計測可能に構成される。演算部１１は、タイマ１４が出力するタイミングの情報と比較器５が出力する比較信号ＣＯＭＰの値とを結びつけ、監視光ＭＬが出力されたタイミングを基準（タイミングＴ＝０）として、比較信号ＣＯＭＰが遷移するタイミング（Ｔ＝ＴＦ＞０）を検出することができる。

光源２は、パルス状の監視光ＭＬを出力可能に構成される。光源２は、レーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）モジュール２１及び駆動回路２２を有する。駆動回路２２は、処理部１から制御信号ＣＯＮ１を受け取り、制御信号ＣＯＮ１に応じて、ＬＤモジュール２１を駆動する。これにより、ＬＤモジュール２１は、制御信号ＣＯＮ１に応じたパルス状の監視光ＭＬを出力する。

光合分波器３は、例えば方向性結合又は光サーキュレータとして構成され、光源２から入力する監視光ＭＬを光伝送路ＴＬへ出力し、光伝送路ＴＬから入力する戻り光ＢＬを光検出部４へ出力する。図２及び３では、光伝送路ＴＬの終端ＴＰを表示している。終端ＴＰは光伝送路ＴＬの終端又は光伝送路ＴＬの接続先における終端の位置を示すものである。図１においては、端局ＴＳ２の光波長フィルタＭ２の開放端であるポートＰ２３の端部が終端ＴＰに対応する。

光検出部４は、光合分波器３から入力する戻り光ＢＬをアナログ電気信号に変換する。具体的には、受光素子４１は、例えばフォトダイオードであり、戻り光ＢＬを電流信号ＣＢに変換する。この場合、増幅器４２は、電流電圧変換器（トランスインピーダンスアンプ）として構成される。増幅器４２は、電流信号ＣＢを増幅するとともに電圧信号である検出信号ＶＢに変換し、比較器５へ出力する。なお、増幅器４２は、線形増幅器（リニアアンプ）や対数増幅器（対数アンプ）などの、各種の増幅器として構成してもよい。

比較器５（第１の比較器とも称する）は、光検出部４から出力された検出信号ＶＢと閾値電圧Ｖｔｈとを比較し、比較結果である比較信号ＣＯＭＰ（第１の比較信号とも称する）を、処理部１へ出力する。上記したように、閾値電圧Ｖｔｈは、閾値電圧生成部６で生成され、比較器５へ与えられる。

図２及び３では、比較器５の非反転入力端子に閾値電圧Ｖｔｈが入力され、反転入力端子に検出信号ＶＢが入力されている。この場合、検出信号ＶＢが閾値電圧Ｖｔｈよりも大きい場合（ＶＢ＞Ｖｔｈ）には、「０」が比較信号ＣＯＭＰとして出力される。検出信号ＶＢが閾値電圧Ｖｔｈよりも小さい場合（ＶＢ＜Ｖｔｈ）には、「１」が比較信号ＣＯＭＰとして出力される。よって、演算部１１は、比較信号ＣＯＭＰの値を監視することで、戻り光ＢＬの強度が所望の値よりも大きいか小さいかを判定することができる。なお、検出信号ＶＢと閾値電圧Ｖｔｈとが等しい場合（ＶＢ＝Ｖｔｈ）については、比較器５は、必要に応じて「０」及び「１」のいずれかを出力するように構成してもよい。

次いで、光パルス試験器１００の動作について説明する。図４は、実施の形態１にかかる光パルス試験器１００の破断検出動作を示すフローチャートである。

ステップＳ１
まず、演算部１１は、基準タイミングＴｔｈを読み込む。基準タイミングＴｔｈについては、後に詳述する。基準タイミングＴｔｈは、演算部１１に予め与えられてもよいし、必要に応じて任意のタイミングで演算部１１に与えてもよい。例えば、処理部１に設けられた記憶装置（不図示）に基準タイミングＴｔｈを示す情報が格納され、演算部１１が必要に応じて記憶装置から基準タイミングＴｔｈを示す情報を読み出してもよい。

ステップＳ２
演算部１１は、パルス発生器１２に対して、光源２への制御信号ＣＯＮ１の出力を指令するとともに、比較信号ＣＯＭＰの監視を開始する。パルス発生器１２は、光源２の駆動回路２２へ制御信号ＣＯＮ１を出力する。これにより、駆動回路２２は制御信号ＣＯＮ１に応じてＬＤモジュール２１を駆動し、ＬＤモジュール２１から光伝送路ＴＬへ監視光ＭＬが出力される。

ステップＳ３
監視光ＭＬを光伝送路ＴＬへ出力すると、光伝送路ＴＬでの後方散乱によって、戻り光ＢＬが光合分波器３を経て受光素子４１に入射する。受光素子４１は、戻り光ＢＬを電流信号ＣＢに変換し、増幅器４２へ出力する。電流信号ＣＢは、増幅器４２で検出信号ＶＢに変換されて増幅され、比較器５へ出力される。比較器５は、光検出部４から出力された検出信号ＶＢと閾値電圧Ｖｔｈとを比較する。演算部１１は、比較信号ＣＯＭＰを監視し、監視光ＭＬを出力したタイミングを基準として、比較信号ＣＯＭＰが「０」（第１の値）から「１」（第２の値）に遷移するタイミングＴＦ（第１のタイミングとも称する）を検出する。

ステップＳ４
演算部１１は、検出したタイミングＴＦと基準タイミングＴｔｈとを比較する。具体的には、演算部１１は、検出したタイミングＴＦが基準タイミングＴｔｈよりも早いかを判断する。図５に、実施の形態１にかかる光パルス試験器１００が検出する戻り光ＢＬの強度を示す。図５に示すように、戻り光ＢＬは初めに強度が最大となり、時間が経過するにしたがって、すなわち光パルス試験器１００から離れるにしたがって、戻り光ＢＬの強度は低下してゆく。

ここで、基準タイミングＴｔｈについて説明する。基準タイミングＴｔｈは、伝送路ＴＬの終端ＴＰにおいて検出信号ＶＢが閾値電圧Ｖｔｈよりも小さく（ＶＢ＜Ｖｔｈ）なるタイミングとしてもよい。すなわち、伝送路ＴＬに破断等の異常がない場合に、戻り光ＢＬの検出信号ＶＢが閾値電圧Ｖｔｈよりも小さくなるタイミングＴ０を、基準タイミングＴｔｈとしてもよい。

この場合、光伝送路ＴＬが破断していない場合には、戻り光ＢＬの強度は基準タイミングＴｔｈにて急激に低下する。これに対し、光伝送路ＴＬが破断している場合には、図５に示すように、基準タイミングＴｔｈよりも早いタイミングＴＦで戻り光ＢＬの強度が急激に低下する。この場合、タイミングＴＦに対応する位置にて、光伝送路ＴＬが破断していることとなる。なお、図５では、光伝送路ＴＬが破断していない場合の戻り光ＢＬの強度（検出信号ＶＢ）を破線で示している。

光伝送路ＴＬが破断していない場合には、検出したタイミングＴＦは、理想的には上述のタイミングＴ０と一致すると考えられる。しかし実際には、タイミングＴＦの検出にはばらつきが生じるため、光伝送路ＴＬが破断していない場合でもタイミングＴＦはタイミングＴ０よりも先又は後になることが考え得る。そこで、ばらつきを考慮したマージンを示す所定の値αを導入して、タイミングＴ０からマージンαを減じた値（Ｔ０−α）に対応するタイミングを基準タイミングＴｔｈとしてもよい。所定の値αは、０以上の任意の値である。なお、αが０の場合（α＝０）には、基準タイミングＴｔｈは、タイミングＴ０に一致することとなる。これにより、タイミングＴＦが、タイミングＴ０からマージンαを減じた値（Ｔ０−α）である基準タイミングＴｔｈよりも早い場合には、光伝送路ＴＬが破断したものと確実に判断することができる。

比較の結果、タイミングＴＦが基準タイミングＴｔｈよりも遅い場合（ＴＦ＞Ｔｔｈ）には、演算部１１は、光伝送路ＴＬは破断していないと判断し、光伝送路ＴＬを常時監視するために処理をステップＳ１に戻す。なお、タイミングＴＦが基準タイミングＴｔｈと等しい場合（ＴＦ＝Ｔｔｈ）には、必要に応じて、ステップＳ１及びＳ５のいずれに処理を進めてもよい。

ステップＳ５
比較の結果、タイミングＴＦが基準タイミングＴｔｈよりも早い場合（ＴＦ＜Ｔｔｈ）には、演算部１１は、光伝送路ＴＬが破断したものと判断する。光伝送路ＴＬが破断したものと判断した場合には、演算部１１は、例えば図１に示す監視制御装置１００１に警報を出力する。

これにより、監視制御装置１００１が警報を受け取ったことをユーザ等に通知することができる。したがって、本構成によれば、光伝送路を常時監視し、光伝送路に破断が発生した場合に自動的に破断発生を検出することができる光パルス試験器を実現することができる。

一般的な光パルス試験器では、ユーザ、すなわち人間が戻り光強度の時間履歴を示す波形を観察して破断位置を判断していた。戻り光の強度は比較的弱いため、監視光を複数回出力して戻り光の強度変化を複数回観測し、観測結果を平均化することで、ユーザが破断位置の判断に用いる波形を取得していた。よって、一般的な光パルス試験器での破断検出には、長時間が必要であった。そのため、こうした波形取得を行う手法は、光伝送路を常時監視してリアルタイムに破断検出を行うような、即応性が求められる用途に適用することができない。

これに対し、本構成では、比較器５が検出信号ＶＢを閾値電圧Ｖｔｈと単純に比較して戻り光ＢＬの強度変化に応じて比較器５が出力する比較信号ＣＯＭＰが遷移するタイミングを監視することで、光伝送路の破断を容易に検出することができる。また、監視光の出力と戻り光の監視を繰り返すことで、光伝送路での破断発生の有無を常時監視することが可能となる。

次いで、基準タイミングＴｔｈの決定について説明する。例えば、光パルス試験器１００を初めて光伝送路ＴＬに接続する場合や、光伝送路ＴＬを交換した場合などでは、光伝送路ＴＬの長さが不明であるため、タイミングＴ０も不明である。よって、基準タイミングＴｔｈは決定されていない。そのため、本実施の形態にかかる破断検出を行うには、基準タイミングＴｔｈを決定する必要がある。ここでは、光パルス試験器１００によって、自動的に基準タイミングＴｔｈを決定する方法について説明する。

まず、光パルス試験器１００は、図４に示すステップＳ２と同様に、光伝送路ＴＬ監視光ＭＬを出力する。

次いで、図４に示すステップＳ３と同様に、演算部１１は、比較信号ＣＯＭＰを監視し、監視光ＭＬを出力したタイミングを基準として、比較信号ＣＯＭＰが「０」から「１」に遷移するタイミングを検出する。この場合、光伝送路ＴＬが破断していないことを前提として、戻り光ＢＬの強度は光伝送路ＴＬの終端ＴＰに対応するタイミングで急激に低下する。よって、演算部１１は、検出したタイミングＴ０を基準タイミングＴｔｈと決定することができる。演算部１１は、基準タイミングＴｔｈを保持してもよいし、上記した記憶装置などに基準タイミングＴｔｈを示す情報を書き込み、必要に応じて基準タイミングＴｔｈを示す情報を読み出してもよい。また、上述したように、検出したタイミングから所定の値αだけ早いタイミングを基準タイミングＴｔｈとして保持してもよい。

これにより、光パルス試験器１００は、図４に示すように、光伝送路ＴＬを常時監視することができる。基準タイミングＴｔｈよりも早いタイミングで戻り光ＢＬの強度が閾値電圧Ｖｔｈよりも低下した場合には、その位置を破断位置として検出できることが理解できる。

上述したように、一般的な光パルス試験器のようにＡ／Ｄ変換器を用いて信号を処理する場合、Ａ／Ｄ変換処理は比較器での比較処理と比べて時間を要する。これに対し、本構成によれば、Ａ／Ｄ変換器を用いる必要がないので、光伝送路の常時監視に適用する上で、有利である。

光パルス試験器では、戻り光は透過性が高い光伝送路での後方散乱によって生じるものであるため、戻り光の強度は弱いことが一般的である。そのため、雑音の影響が大きく、戻り光の信号雑音比（ＳＮ比）は小さくなる。そこで、ＳＮ比が小さな戻り光の変動を精度よく検出するには、増幅器４２を対数増幅器として構成することが望ましい。これにより、戻り光の強度変化を好適に検出することが可能となる。なお、増幅器４２を対数増幅器以外の増幅器、例えば線形増幅器として構成してもよいことは、言うまでもない。

実施の形態２
実施の形態２にかかる光伝送装置について説明する。図６に、実施の形態２にかかる光パルス試験器２００の構成を模式的に示す。光パルス試験器２００では、光合分波器３として３ｄＢカプラが用いられている。すなわち、図６に示すように、光パルス試験器２００は、光パルス試験器１００の光合分波器３を３ｄＢカプラ７に置換した構成を有する。

実施の形態１にかかる光パルス試験器１００は、光合分波器として光サーキュレータや方向性結合器を用いる構成を有するものとして説明した。この場合、光サーキュレータ及び方向性結合器は、構成が複雑で比較的高価な部品であるため、光パルス試験器１００の製造コストの増加を招く。

これに対し、本実施の形態にかかる光パルス試験器２００では、光合分波器として、簡易な構成を有する３ｄＢカプラ７を用いている。これにより光合分波器のコストを削減できるので、光パルス試験器１００の製造コストを低減することができる。

３ｄＢカプラ７を用いる場合、光伝送路ＴＬから返ってくる戻り光ＢＬは均等に２分割され、一方は光検出部４に出力され、他方は光源２へ出力されることとなる。よって、図６に示すように、光源２と３ｄＢカプラ７との間に、３ｄＢカプラ７から出力された戻り光ＢＬを遮断するアイソレータ８を必要に応じて設けることが望ましい。なお、光源２又はＬＤモジュール２１に、戻り光ＢＬを遮断するアイソレータが設けられていてもよい。

また、３ｄＢカプラ７を用いる場合、光検出部４には２分割された戻り光の一方が入力する。そのため、光検出部４に入力する戻り光の強度は、光パルス試験器１００と比べて低下する。したがって、上記したように、強度が弱い戻り光の強度変化を検出するため、増幅器４２を対数増幅器として構成することがより望ましい。

実施の形態３
実施の形態３にかかる光伝送装置について説明する。実施の形態１にかかる光パルス試験器１００では、比較器が１つ設けられる例について説明した。これに対し、本実施の形態にかかる光パルス試験器は、複数の比較器が設けられる構成を有する。図７に、実施の形態３にかかる光パルス試験器３００の構成を模式的に示す。

図７に示すように、光パルス試験器３００は、２つの比較器を有する。一方の比較器５Ａ（第１の比較器とも称する）には、閾値電圧生成部６Ａ（第１の閾値電圧生成部とも称する）から閾値電圧ＶｔｈＡ（第１の閾値電圧とも称する）が入力される。比較器５Ａは、閾値電圧ＶｔｈＡと検出信号ＶＢとを比較し、比較結果を示す比較信号ＣＯＭＰ１（第１の比較信号とも称する）を出力する。他方の比較器５Ｂ（第２の比較器とも称する）には、閾値電圧生成部６Ｂ（第２の閾値電圧生成部とも称する）から閾値電圧ＶｔｈＢ（第２の閾値電圧とも称する）が入力される。比較器５Ｂは、閾値電圧ＶｔｈＢと検出信号ＶＢとを比較し、比較結果を示す比較信号ＣＯＭＰ２（第２の比較信号とも称する）を出力する。

閾値電圧制御部１３は、制御信号ＣＯＮ２１を閾値電圧生成部６Ａに出力することで、閾値電圧ＶｔｈＡの値を制御することができる。また、閾値電圧制御部１３は、制御信号ＣＯＮ２２を閾値電圧生成部６Ｂに出力することで、閾値電圧ＶｔｈＢの値を制御することができる。

光パルス試験器３００のその他の構成は、実施の形態１にかかる光パルス試験器１００と同様であるので、説明を省略する。

本構成では、２つの比較器を設けることで、２つの閾値電圧を検出信号ＶＢと比較することができる。これにより、以下で説明する破断検出が可能となる。

例えば、光伝送路ＴＬの破断位置を高精度に検出する場合、上述したように、破断検出を複数回行って平均化を行うことが考え得る。この場合、本構成のように比較器を複数設けることで、破断検出の回数を減らすことが可能となる。

また、監視光として異なる波長の光を用いる場合、本構成によれば、波長毎に適切な閾値電圧を設定することが可能である。

さらに、閾値電圧を適切に設定することで、光伝送路ＴＬの故障モードの判別を行うことも可能である。例えば、光伝送路ＴＬに劣化が生じた場合について検討する。この場合、光伝送路ＴＬは破断しているわけではないものの、劣化が生じた位置で戻り光の強度が低下することが考え得る。

図８に、光伝送路ＴＬに劣化が生じた場合の戻り光ＢＬの強度を示す。図８に示すように、光伝送路ＴＬの劣化の影響により、戻り光ＢＬの強度が基準タイミングＴｔｈよりも前のタイミングで低下している。この例では、閾値電圧ＶｔｈＢは光伝送路ＴＬの劣化が生じたときの戻り光ＢＬの強度変化を検出するように設定され、閾値電圧ＶｔｈＡは光伝送路ＴＬが破断したときの戻り光ＢＬの強度変化を検出するように設定される。ここでは、光伝送路ＴＬの終端ＴＰにおける戻り光ＢＬの強度に対応する検出信号ＶＢの値を、閾値電圧ＶｔｈＢの値として設定する。図８では、タイミングＴＢで低下した戻り光ＢＬの光強度を示す検出信号ＶＢは、閾値電圧ＶｔｈＡより大きく、閾値電圧ＶｔｈＢより小さな値となっている。

そのため、タイミングＴＢで、比較信号ＣＯＭＰ２は「０」から「１」に遷移するものの、比較信号ＣＯＭＰ１は遷移しない。ここでは、比較信号ＣＯＭＰ２が遷移するタイミングＴＢを、第２のタイミングとも称する。この場合、演算部１１は、比較信号ＣＯＭＰ２が遷移するが比較信号ＣＯＭＰ１は遷移しないタイミングが有ることを検出することで、劣化などの破断以外の障害が光伝送路ＴＬで発生していることを検出できる。

つまり、本構成によれば、２つの閾値電圧を好適に設定することで、光伝送路ＴＬに生じる得る破断や劣化などの故障モードを切り分けて検出することも可能である。

なお、上記では光パルス試験器に２つの比較器が設けられる構成について説明したが、必要に応じて光パルス試験器に３つ以上の比較器を設けてもよいことは言うまでもない。この場合、３つ以上の比較器のそれぞれに閾値電圧を与える３つ以上の閾値電圧生成部を設け、処理部１が各閾値電圧生成部に制御信号を与えることで、各比較器に適切な閾値電圧を与えることができる。

実施の形態４
実施の形態４にかかる光伝送装置について説明する。ここでは、光パルス試験器１００を用いて、光伝送路ＴＬの長さが変化したことを検出する動作について説明する。

例えば、保守作業等によって、光パルス試験器の監視対象である光伝送路の長さが変化する場合が想定され得る。例えば光伝送路が交換されて長くなった場合、光パルス試験器１００が図４に示す破断検出動作を行うと、基準タイミングＴｔｈよりも遅いタイミングで光伝送戻り光ＢＬの強度が急激に低下することとなる（すなわち、ＴＦ＞Ｔｔｈ）。この場合、光パルス試験器１００は、光伝送路ＴＬの長さが長くなったことを自動的に検出することができる。

このとき、基準タイミングＴｔｈは、光伝送路ＴＬの実際の長さに対応していないため、基準タイミングＴｔｈを修正する必要がある。この場合、光パルス試験器１００は、基準タイミングＴｔｈをリセットし、実施の形態１で説明したように基準タイミングＴｔｈを自動的に決定することで、光伝送路ＴＬの真の長さに対応する基準タイミングＴｔｈを決定することができる。

以上、本構成によれば、光伝送路ＴＬの長さが変化した場合に、基準タイミングＴｔｈを自動的に再設定できる。

実施の形態５
実施の形態５にかかる光伝送装置について説明する。ここでは、光パルス試験器１００が光伝送路ＴＬにおける光信号の瞬断を検出する動作について説明する。光伝送路ＴＬでは、例えば落雷の影響などにより、光信号の瞬断が発生することがある。本実施の形態では、戻り光ＢＬの強度を監視することで、光信号の瞬断を検出する。

光伝送路ＴＬが破断した場合には戻り光ＢＬの強度は継続的に大きく低下するのに対し、光信号の瞬断が発生した場合には、戻り光ＢＬの強度は一時的に低下する。よって、戻り光ＢＬの強度の一時的な低下を検出することで、光信号の瞬断を検出できると考えられる。

上述の実施の形態で説明したように、光パルス試験器１００は、光伝送路ＴＬを常時監視するため、継続的にタイミングＴＦを検出している。光伝送路ＴＬが破断した場合には、破断が発生した時点から、タイミングＴＦは基準タイミングＴｔｈ（Ｔ０−α）よりも早いタイミング（ＴＦ＜Ｔｔｈ＝Ｔ０−α）となる。その後、光伝送路ＴＬの監視を継続しても、タイミングＴＦは基準タイミングＴｔｈ（Ｔ０−α）よりも早いタイミング（ＴＦ＜Ｔｔｈ＝Ｔ０−α）のままとなる。

これに対し、光伝送路ＴＬで光信号の瞬断が発生した場合には、タイミングＴＦは光伝送路ＴＬが破断した場合とは異なる変動を示す。図９に、光信号の瞬断が発生したときの戻り光ＢＬの強度と、光信号の瞬断から回復したときの戻り光ＢＬの強度と、を示す。光伝送路ＴＬで光信号の瞬断が発生した場合には、瞬断が発生した時点でのタイミングＴＦは、基準タイミングＴｔｈ（Ｔ０−α）よりも早いタイミング（ＴＦ＜Ｔｔｈ＝Ｔ０−α）となる。その後、瞬断が回復すると、戻り光ＢＬは途中で弱まることなく光伝送路ＴＬの終端ＴＰに到達するので、タイミングＴＦの値が増大して、基準タイミングＴｔｈと同じ又は基準タイミングＴｔｈよりも遅いタイミング（ＴＦ≧Ｔｔｈ＝Ｔ０−α）となる。

よって、光パルス試験器１００は、タイミングＴＦが一旦基準タイミングＴｔｈよりも早いタイミング（ＴＦ＜Ｔｔｈ＝Ｔ０−α）となった後に、タイミングＴＦの値が増大して基準タイミングＴｔｈと同じ又は基準タイミングＴｔｈよりも遅いタイミング（ＴＦ≧Ｔｔｈ＝Ｔ０−α）となった場合には、光伝送路ＴＬでは、破断ではなく、光信号の瞬断が生じたことを検出することができる。

光信号の瞬断の発生及び解消を検出した場合、光パルス試験器１００は、例えば監視制御装置１００１などに光信号の瞬断が発生したことを通知してもよい。また、光パルス試験器１００は、光信号の瞬断は既に解消されたことを併せて通知してもよい。

本実施の形態では断線を検出するための閾値電圧Ｖｔｈを用いたが、戻り光の強度の低下量がより少ない光信号の軽微な瞬断が発生した場合には、瞬断が発生したときの検出信号ＶＢが閾値電圧Ｖｔｈよりも小さくならないことが考え得る。よって、閾値電圧Ｖｔｈよりも大きな閾値電圧ＶｔｈＣ（第２の閾値電圧とも称する）を設定し、検出信号ＶＢが閾値電圧ＶｔｈＣと比較することで、光信号の軽微な瞬断を検出してもよい。光信号の瞬断と破断とを区別するため、例えば、光伝送路ＴＬの終端ＴＰにおける戻り光ＢＬの強度に対応する検出信号ＶＢの値を、閾値電圧ＶｔｈＣの値として設定してもよい。

本構成によれば、光信号の瞬断の発生を、光伝送路ＴＬの破断や劣化と区別して検出することができる。これにより、瞬断の発生を通知されたユーザ等は、光伝送路ＴＬの破断や劣化と異なり、保守作業を必要としない一時的な現象であることを認識できる。

なお、同じ光伝送路で頻繁に光信号の瞬断が生じる場合には、破断や劣化などの障害対策とは別に、瞬断の原因を取り除く措置を取ることも可能となる。

その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の実施の形態にかかる処理部、光源及び光検出部の構成は例示に過ぎず、適宜他の構成としてもよい。

上記の実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。

（付記１）監視光を出力する光源と、光伝送路からの戻り光を検出し、前記戻り光の強度を示す検出信号を出力する光検出部と、前記光源から入力する前記監視光を前記光伝送路へ出力し、前記光伝送路から入力する前記戻り光を前記光検出部へ出力する光合分波器と、前記検出信号を第１の閾値電圧と比較し、比較結果を示す第１の比較信号を出力する第１の比較器と、前記第１の比較信号が遷移する第１のタイミングを検出し、前記第１のタイミングが基準タイミングよりも早い場合に前記光伝送路の障害を検出する処理部と、を有する、光パルス試験器。

（付記２）前記基準タイミングは、前記光伝送路が破断していない状態において前記第１の比較信号が遷移するタイミングである、付記１に記載の光パルス試験器。

（付記３） 前記基準タイミングは、前記光伝送路が破断していない状態において前記第１の比較信号が遷移するタイミングよりも０以上の所定の値だけ早いタイミングである、付記１に記載の光パルス試験器。

（付記４）前記処理部は、前記第１のタイミングが前記基準タイミングよりも早い場合に、前記光伝送路が破断したことを検出する、付記１乃至３のいずれか一つに記載の光パルス試験器。

（付記５）前記第１の比較器に前記第１の閾値電圧を与える第１の閾値電圧生成部をさらに有し、前記処理部は、前記第１の閾値電圧生成部を制御することで、前記第１の閾値電圧の値を制御する、付記１乃至４のいずれか一つに記載の光パルス試験器。

（付記６）前記光検出部は、前記戻り光を受け取って電気信号に変換する受光素子と、前記電気信号を増幅する増幅器と、を有する、付記１乃至５のいずれか一つに記載の光パルス試験器。

（付記７）前記増幅器は、対数増幅器である、付記６に記載の光パルス試験器。

（付記８）前記電気信号は電流信号であり、前記増幅器は、電流電圧変換器として構成される、付記６又は７に記載の光パルス試験器。

（付記９）前記光合分波器は、３ｄＢカプラとして構成される、付記１乃至８のいずれか一つに記載の光パルス試験器。

（付記１０）前記検出信号を第２の閾値電圧と比較し、比較結果を示す第２の比較信号を出力する第２の比較器をさらに有し、前記処理部は、前記第２の比較信号が遷移する第２のタイミングを検出し、前記第２のタイミングが基準タイミングよりも早い場合に、前記光伝送路の障害を検出する、付記１乃至９のいずれか一つに記載の光パルス試験器。

（付記１１）前記第２の閾値電圧は前記第１の閾値電圧よりも大きく、前記処理部は、前記第２のタイミングで前記第２の比較信号が遷移し、かつ、前記第１の比較信号が遷移しない場合、前記第１の比較信号が遷移した場合に検出されるものとは異なる障害が前記光伝送路で発生したことを検出する、付記１０に記載の光パルス試験器。

（付記１２）前記処理部は、前記第２のタイミングで前記第２の比較信号が遷移し、かつ、前記第１の比較信号が遷移しない場合、前記光伝送路が劣化したことを検出する、付記１１に記載の光パルス試験器。

（付記１３）前記処理部は、前記第２のタイミングで前記第１の比較信号が遷移せずに前記第２の比較信号が第１の値から第２の値に遷移し、その後、前記第２の比較信号が前記第２の値から前記第１の値に遷移した場合、前記光伝送路で伝送される光信号の瞬断が発生したことを検出する、付記１１に記載の光パルス試験器。

（付記１４）前記第２の閾値電圧は、前記光伝送路の終端における戻り光の強度に対応する電圧である、付記１２又は１３に記載の光パルス試験器。

（付記１５）前記第２の比較器に前記第２の閾値電圧を与える第２の閾値電圧生成部をさらに有し、前記処理部は、前記第２の閾値電圧生成部を制御することで、前記第２の閾値電圧の値を制御する、付記１０乃至１４のいずれか一つに記載の光パルス試験器。

（付記１６）前記処理部は、前記第１の比較信号が第１の値から第２の値に遷移し、その後、前記第１の比較信号が前記第２の値から前記第１の値に遷移した場合、前記光伝送路で伝送される光信号の瞬断が発生したことを検出する、付記１乃至９のいずれか一つに記載の光パルス試験器。

（付記１７）前記処理部は、前記第１のタイミングが前記基準タイミングよりも遅い場合、前記第１のタイミングを前記基準タイミングとして設定する、付記１乃至１５のいずれか一つに記載の光パルス試験器。

（付記１８）光伝送路へ監視光を出力し、前記光伝送路からの戻り光を検出して、前記戻り光の強度を示す検出信号を出力し、前記検出信号を第１の閾値電圧と比較して、比較結果を示す第１の比較信号を出力し、前記第１の比較信号が遷移する第１のタイミングを検出し、前記第１のタイミングが基準タイミングよりも早い場合に、前記光伝送路の障害を検出する、光伝送路の試験方法。

（付記１９）光信号を送受信する第１の光伝送装置と、光信号を送受信する第２の光伝送装置と、前記第１の光伝送装置と前記第２の光伝送装置とを接続する光伝送路と、前記第１の光伝送装置に接続され、前記光伝送路の試験を行う光パルス試験器と、を有し、前記光パルス試験器は、監視光を出力する光源と、前記光伝送路からの戻り光を検出し、前記戻り光の強度を示す検出信号を出力する光検出部と、前記光源から入力する前記監視光を前記光伝送路へ出力し、前記光伝送路から入力する前記戻り光を前記光検出部へ出力する光合分波器と、前記検出信号を第１の閾値電圧と比較し、比較結果を示す第１の比較信号を出力する第１の比較器と、前記第１の比較信号が遷移する第１のタイミングを検出し、前記第１のタイミングが基準タイミングよりも早い場合に前記光伝送路の障害を検出する処理部と、を有する、光伝送路の試験システム。

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は、２０１８年８月３０日に出願された日本出願特願２０１８−１６１３４１を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１ 処理部
２ 光源
３ 光合分波器
４ 光検出部
５、５Ａ、５Ｂ 比較器
６、６Ａ、６Ｂ 閾値電圧生成部
７ カプラ
８ アイソレータ
１１ 演算部
１２ パルス発生器
１３ 閾値電圧制御部
１４ タイマ
２１ ＬＤモジュール
２２ 駆動回路
４１ 受光素子
４２ 増幅器
１００、２００、３００ 光パルス試験器
１０００ 光通信ネットワーク
１００１ 監視制御装置
ＢＬ 戻り光
ＣＢ 電流信号
ＣＯＭＰ、ＣＯＭＰ１、ＣＯＭＰ２ 比較信号
ＣＯＮ１、ＣＯＮ２、ＣＯＮ２１、ＣＯＮ２２ 制御信号
Ｍ１、Ｍ２ 波長フィルタ
ＭＬ 監視光
Ｐ１１〜Ｐ１３、Ｐ２１〜Ｐ２３ ポート
ＴＬ 光伝送路
ＴＰ 終端
ＴＲ１、ＴＲ２ 伝送装置
ＴＳ１、ＴＳ２ 端局
ＶＢ 検出信号

Claims (19)

1. 監視光を出力する光源と、
   光伝送路からの戻り光を検出し、前記戻り光の強度を示す検出信号を出力する光検出部と、
   前記光源から入力する前記監視光を前記光伝送路へ出力し、前記光伝送路から入力する前記戻り光を前記光検出部へ出力する光合分波器と、
   前記検出信号を第１の閾値電圧と比較し、比較結果を示す第１の比較信号を出力する第１の比較器と、
   前記第１の比較信号が遷移する第１のタイミングを検出し、前記第１のタイミングが基準タイミングよりも早い場合に前記光伝送路の障害を検出する処理部と、を備える、
   光パルス試験器。
2. 前記基準タイミングは、前記光伝送路が破断していない状態において前記第１の比較信号が遷移するタイミングである、
   請求項１に記載の光パルス試験器。
3. 前記基準タイミングは、前記光伝送路が破断していない状態において前記第１の比較信号が遷移するタイミングよりも０以上の所定の値だけ早いタイミングである、
   請求項１に記載の光パルス試験器。
4. 前記処理部は、前記第１のタイミングが前記基準タイミングよりも早い場合に、前記光伝送路が破断したことを検出する、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光パルス試験器。
5. 前記第１の比較器に前記第１の閾値電圧を与える第１の閾値電圧生成部をさらに備え、
   前記処理部は、前記第１の閾値電圧生成部を制御することで、前記第１の閾値電圧の値を制御する、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光パルス試験器。
6. 前記光検出部は、
   前記戻り光を受け取って電気信号に変換する受光素子と、
   前記電気信号を増幅する増幅器と、を備える、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光パルス試験器。
7. 前記増幅器は、対数増幅器である、
   請求項６に記載の光パルス試験器。
8. 前記電気信号は電流信号であり、
   前記増幅器は、電流電圧変換器として構成される、
   請求項６又は７に記載の光パルス試験器。
9. 前記光合分波器は、３ｄＢカプラとして構成される、
   請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光パルス試験器。
10. 前記検出信号を第２の閾値電圧と比較し、比較結果を示す第２の比較信号を出力する第２の比較器をさらに備え、
    前記処理部は、前記第２の比較信号が遷移する第２のタイミングを検出し、前記第２のタイミングが基準タイミングよりも早い場合に、前記光伝送路の障害を検出する、
    請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光パルス試験器。
11. 前記第２の閾値電圧は前記第１の閾値電圧よりも大きく、
    前記処理部は、前記第２のタイミングで前記第２の比較信号が遷移し、かつ、前記第１の比較信号が遷移しない場合、前記第１の比較信号が遷移した場合に検出されるものとは異なる障害が前記光伝送路で発生したことを検出する、
    請求項１０に記載の光パルス試験器。
12. 前記処理部は、前記第２のタイミングで前記第２の比較信号が遷移し、かつ、前記第１の比較信号が遷移しない場合、前記光伝送路が劣化したことを検出する、
    請求項１１に記載の光パルス試験器。
13. 前記処理部は、前記第２のタイミングで前記第１の比較信号が遷移せずに前記第２の比較信号が第１の値から第２の値に遷移し、その後、前記第２の比較信号が前記第２の値から前記第１の値に遷移した場合、前記光伝送路で伝送される光信号の瞬断が発生したことを検出する、
    請求項１１に記載の光パルス試験器。
14. 前記第２の閾値電圧は、前記光伝送路の終端における戻り光の強度に対応する電圧である、
    請求項１２又は１３に記載の光パルス試験器。
15. 前記第２の比較器に前記第２の閾値電圧を与える第２の閾値電圧生成部をさらに備え、
    前記処理部は、前記第２の閾値電圧生成部を制御することで、前記第２の閾値電圧の値を制御する、
    請求項１０乃至１４のいずれか一項に記載の光パルス試験器。
16. 前記処理部は、前記第１の比較信号が第１の値から第２の値に遷移し、その後、前記第１の比較信号が前記第２の値から前記第１の値に遷移した場合、前記光伝送路で伝送される光信号の瞬断が発生したことを検出する、
    請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光パルス試験器。
17. 前記処理部は、前記第１のタイミングが前記基準タイミングよりも遅い場合、前記第１のタイミングを前記基準タイミングとして設定する、
    請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の光パルス試験器。
18. 光伝送路へ監視光を出力し、
    前記光伝送路からの戻り光を検出して、前記戻り光の強度を示す検出信号を出力し、
    前記検出信号を第１の閾値電圧と比較して、比較結果を示す第１の比較信号を出力し、
    前記第１の比較信号が遷移する第１のタイミングを検出し、前記第１のタイミングが基準タイミングよりも早い場合に、前記光伝送路の障害を検出する、
    光伝送路の試験方法。
19. 光信号を送受信する第１の光伝送装置と、
    光信号を送受信する第２の光伝送装置と、
    前記第１の光伝送装置と前記第２の光伝送装置とを接続する光伝送路と、
    前記第１の光伝送装置に接続され、前記光伝送路の試験を行う光パルス試験器と、を備え、
    前記光パルス試験器は、
    監視光を出力する光源と、
    前記光伝送路からの戻り光を検出し、前記戻り光の強度を示す検出信号を出力する光検出部と、
    前記光源から入力する前記監視光を前記光伝送路へ出力し、前記光伝送路から入力する前記戻り光を前記光検出部へ出力する光合分波器と、
    前記検出信号を第１の閾値電圧と比較し、比較結果を示す第１の比較信号を出力する第１の比較器と、
    前記第１の比較信号が遷移する第１のタイミングを検出し、前記第１のタイミングが基準タイミングよりも早い場合に前記光伝送路の障害を検出する処理部と、を備える、
    光伝送路の試験システム。

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