WO2023214467A1 - 光給電システム及び異常箇所検出方法 - Google Patents

光給電システム及び異常箇所検出方法 Download PDF

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    • H04B10/807—Optical power feeding, i.e. transmitting power using an optical signal

Definitions

  • the present disclosure relates to an optical power supply system that supplies power to a plurality of optical nodes by connecting the optical nodes in series to an optical fiber.
  • Optical fiber networks especially access networks that connect communication equipment installed in communication buildings and communication terminals on the user side, need to be connected to new routes or changed routes in order to use equipment efficiently during installation and maintenance.
  • Optical line switching is performed at a certain frequency. Normally, such work involves going to the site and manually switching the optical fiber connections, but a technology has been proposed that allows the switching of the optical fiber connections to be performed remotely.
  • Non-Patent Documents 1 and 2 in a system consisting of a power supply control light source installed in a power supply environment such as a laboratory, and one or more optical nodes located remotely, multiple optical nodes are connected in series to an optical fiber.
  • a method has been proposed in which the functions of optical power supply and control of multiple optical switches included in an optical node can be simultaneously realized using a single light source by connecting the optical nodes.
  • This optical node is installed within an optical fiber network, and performs mutual connection and switching on an optical fiber basis.
  • an optical fiber network made up of optical nodes, if any abnormality such as a failure occurs in either the optical fibers connecting the optical nodes or the optical nodes, it is necessary to detect the abnormality and restore it.
  • an optical fiber network composed of optical nodes there is currently no method or system for detecting abnormalities.
  • optical nodes have a structure that is driven by optically fed light, they are required to operate with low power consumption, so they do not require new sensors to detect abnormalities, and only the functions they currently have are used to detect abnormalities. A method and system for detecting this is desirable.
  • the present disclosure aims to enable abnormal locations to be detected from a distance in an optical power supply system that supplies power to a plurality of optical nodes by connecting the optical nodes in series to an optical fiber.
  • the optical power supply system of the present disclosure is an optical power supply system that supplies power to a plurality of optical nodes by connecting the optical nodes in series to an optical fiber, and includes the communication device and the optical node of the present disclosure.
  • the communication device of the present disclosure includes: a light source that outputs power supply light to a plurality of optical nodes connected in series to an optical fiber; an optical tester that transmits test light from the light source side of the optical fiber toward the plurality of optical nodes and detects reflected light of the test light; Equipped with Determining the point where optical loss occurs using the test waveform obtained with the optical tester, The abnormal location is determined based on the location where the optical loss occurs.
  • the optical node device of the present disclosure includes: a photoelectric conversion element that converts feeding light propagated through an optical fiber into electricity; a power storage unit that stores power converted by the photoelectric conversion element; an optical switch that switches the output destination of the power supply light between a photoelectric conversion element provided in the optical node and another optical node connected to the optical fiber; a test light cut filter that reflects test light output from the optical switch to the photoelectric conversion element; The connection of the optical switch is changed according to a control signal superimposed on the power supply light, and the stored voltage value of the power storage unit is checked at a certain time interval, and the stored voltage value of the power storage unit is determined to be below a certain value.
  • a control unit that automatically switches the optical switch to the photoelectric conversion element provided in the self-optical node; Equipped with
  • the abnormal location detection method of the present disclosure is a method executed by the optical power supply system of the present disclosure, comprising:
  • the plurality of optical nodes are an optical switch that switches the output destination of the feeding light propagated through the optical fiber between a photoelectric conversion element provided in the optical node and another optical node connected to the optical fiber; a test light cut filter that reflects the test light output from the optical switch to the photoelectric conversion element toward the optical tester; Equipped with The control unit provided in any of the plurality of optical nodes switches the connection of the optical switch according to a control signal superimposed on the power supply light, The test light is reflected by the test light cut filter.
  • the control unit checks the stored voltage value of the power storage unit at fixed time intervals, and when the stored voltage value of the power storage unit becomes equal to or lower than a certain voltage value, the control unit activates the optical switch.
  • the photoelectric conversion element may be automatically switched to the photoelectric conversion element provided in the self-optical node.
  • a test waveform obtained by the optical tester is used to determine the point where optical loss occurs, and a distance of the optical fiber from the optical tester to each of the plurality of optical nodes is determined.
  • a distance of the optical fiber from the optical tester to each of the plurality of optical nodes is determined.
  • the test light is transmitted from the optical tester. You may. In this case, if no optical loss occurs in the test waveform obtained by the optical tester, for each of the plurality of optical nodes, sequentially connect the optical switch to the self-optical node starting from the side closest to the light source. You may make it switch to the said photoelectric conversion element provided.
  • an abnormal location can be detected from a distance in an optical power supply system that supplies power to a plurality of optical nodes by connecting the optical nodes in series to an optical fiber.
  • FIG. 1 is an example of a system configuration of an optical power feeding system according to the present disclosure.
  • 1 is an example of a system configuration of an optical power feeding system according to the present disclosure.
  • 1 is an example of a system configuration of an optical power feeding system according to the present disclosure.
  • FIG. 2 is a flow diagram illustrating an example of an abnormal location detection method according to the present disclosure.
  • FIG. 1 shows an example of the basic configuration of an optical power feeding system.
  • the optical power supply system of the present disclosure includes a power supply control light source 11 that outputs power supply light to a power supply/control optical fiber 30, and a plurality of optical nodes 20 connected in series to the power supply/control optical fiber 30.
  • a power supply control light source 11 that outputs power supply light to a power supply/control optical fiber 30, and a plurality of optical nodes 20 connected in series to the power supply/control optical fiber 30.
  • a power supply control light source 11 that outputs power supply light to a power supply/control optical fiber 30, and a plurality of optical nodes 20 connected in series to the power supply/control optical fiber 30.
  • the number of optical nodes 20 connected in series may be any number greater than or equal to two.
  • Each optical node 20 is an optical coupler 21 that branches the power supply light into two; a photoelectric conversion element 23B that converts power supply light into electricity; a power storage unit 26 that stores power converted by the photoelectric conversion element 23B; Switching the output destination of the power feeding light propagated through the power feeding/controlling optical fiber 30 between the photoelectric conversion element 23B provided in the own optical node 20 and another optical node 20 connected to the power feeding/controlling optical fiber 30 1 ⁇ 2 optical switch 22, a photoelectric conversion element 23C that receives a control signal superimposed on the power supply light; A control unit 25 that switches the connection of the 1 ⁇ 2 optical switch 22 according to the control signal received by the photoelectric conversion element 23C; Equipped with Hereinafter, when the photoelectric conversion elements 23B and 23C are not distinguished, they will be referred to as photoelectric conversion elements 23.
  • Each optical node 20 is equipped with a 1 ⁇ 2 optical switch 22, which switches whether the transmitted optical power feeding light is taken into the photoelectric conversion element 23 of each optical node 20 or sent to the rear optical node 20.
  • This 1 ⁇ 2 optical switch 22 is switched by a control signal superimposed on the optical power supply light. In this way, the 1 ⁇ 2 optical switch 22 is switched so that the power feeding control light source 11 and each optical node 20 can simultaneously communicate one-on-one using control signals.
  • FIG. 2 A more detailed configuration of the optical power supply system is shown in Figure 2.
  • Optical power supply light from a power supply control light source 11 in a communication building is superimposed with a control signal in an optical modulator 12 and transmitted to an optical node 20 .
  • the upstream control signal from the optical node 20 is output from the circulator 13 to the optical receiver 14 and received by the optical receiver 14 .
  • the controller PC 15 outputs a control signal to the optical modulator 12, and the optical modulator 12 superimposes the control signal on the feeding light.
  • the optical receiver 14 outputs the received signal to the controller PC 15. Thereby, the controller PC 15 transmits and receives control signals to and from each optical node 20.
  • the control unit 25 of the optical node 20 receives the control signal superimposed on the optical power supply light, and controls the 1 ⁇ 2 optical switch 22 and other devices 41 and 42. Further, the optical node 20 converts the optical power supply light into electricity using the photoelectric conversion element 23B, and stores the electricity in the device power storage unit 26D and the control unit power storage unit 26C. The controller 25 of the optical node 20 and the devices 41 and 42 are driven by this stored power.
  • the device power storage unit 26D and the control unit power storage unit 26C are not distinguished, they are referred to as power storage unit 26.
  • the control unit 25 and the devices 41 and 42 cannot be controlled or driven when the voltage falls below a driveable voltage value.
  • each of the optical nodes 20 can perform optical power feeding by sequentially switching each 1 ⁇ 2 optical switch 22. Therefore, in the optical power supply system of the present disclosure, a certain amount of power is always stored in the power storage unit 26 provided in each optical node 20, and the control unit 25 provided in each optical node 20 is maintained in a driveable state. This is a prerequisite for operation.
  • the optical power supply system of the present disclosure uses a control signal from the power supply control light source 11 to control the optical node 20 so that the power storage unit 26 of each optical node 20 always stores a constant amount of power.
  • the amount of power stored in the power storage unit 26 is inquired and confirmed at any time.
  • the optical power feeding system of the present disclosure includes the optical power feeding system shown in FIGS. 1 and 2, and further includes an optical tester (light pulse tester 17 shown in FIG. 4) and a test light cut filter (reference numeral 28 shown in FIGS. 4 and 5). ).
  • an optical pulse tester (numeral 17 shown in FIG. 4) is used as an example of an optical tester.
  • the optical pulse tester (numeral 17 shown in FIG. 4) transmits test light from the power supply control light source 11 side of the power supply/control optical fiber 30 toward the plurality of optical nodes 20, and detects reflected light of the test light.
  • the test light cut filter (numeral 28 shown in FIGS. 4 and 5) reflects the test light output from the 1 ⁇ 2 optical switch 22 to the photoelectric conversion element 23B toward the pulsed light tester 17.
  • the optical power feeding system of the present disclosure executes the abnormal location detection method of the present disclosure.
  • the control unit 25 switches the connection of the 1 ⁇ 2 optical switch 22 according to the control signal superimposed on the power supply light, and causes the test light to be reflected on the test light cut filter 28.
  • the optical power feeding system of the present disclosure includes an optical pulse tester (numeral 17 shown in FIG. 4) and a test light cut filter (numeral 28 shown in FIGS. 4 and 5), and is capable of performing the abnormal location detection method of the present disclosure.
  • an optical pulse tester numbereral 17 shown in FIG. 4
  • a test light cut filter numbereral 28 shown in FIGS. 4 and 5
  • the optical fiber network configured by the optical nodes 20
  • if an abnormality occurs in any section of the power supply/control optical fiber or device of the serial type optical nodes 20 the current equipment as shown in FIGS. This makes it possible to isolate failures remotely using only the functions that are provided.
  • each optical node 20 drives the control unit 25 and the devices 41 and 42 within the optical node 20 using the electric power stored in the power storage unit 26.
  • the power stored in the power storage unit 26 is It decreases over time due to natural discharge, etc.
  • the control unit 25 checks the stored voltage value of the power storage unit 26 at regular time intervals, and The feature is that when the value is below the value, the control unit 25 can automatically switch the 1 ⁇ 2 optical switch 22 to a direction in which the self-optical node 20 can receive light.
  • any optical node 20 continues to be unable to receive optically supplied light, the voltage value of the power storage unit 26 of any optical node 20 further drops, and the control unit 25 becomes unable to drive due to the voltage drop. Even if the 1 ⁇ 2 optical switch 22 becomes unable to be driven, the 1 ⁇ 2 optical switch 22 of the corresponding optical node 20 is switched to the direction in which the optical node 20 can receive light.
  • a server 16 is installed that cooperates with a controller PC 15 that operates the power supply control light source 11.
  • This server 16 is characterized in that it cooperates with the controller PC 15 and holds information regarding the connection order of the plurality of optical nodes 20 from the power supply control light source 11 through a single optical fiber.
  • the optical nodes 20 are given unique identifiers, and the order in which they are connected is maintained by the server 16.
  • the optical node 20#1 is the identifier, and the optical node 20 connects to the power supply/control optical fiber 30 in the order of optical node 20#1, optical node 20#2, and optical node 20#3.
  • This server 16 stores information that it is connected.
  • a third embodiment of the optical power supply system of the present disclosure will be described in detail.
  • a specific test wavelength is applied to the power supply/control optical fiber 30 using an optical pulse tester 17 from the upper side of the optical node 20#1, such as inside a communication building.
  • the configuration is such that a pulsed test light can be inserted.
  • the optical node 20 is also equipped with a test light cut filter 28 such as an FBG (fiber grating) that blocks light of this test wavelength by reflecting it.
  • FBG fiber grating
  • FIG. 5 A more detailed configuration of the optical power supply system is shown in FIG. As shown in FIG. 5, a test light cut filter 28 is inserted between the 1 ⁇ 2 optical switch 22 and the photoelectric conversion element 23B in the optical node 20. With this configuration, the pulsed test light reaches the 1 ⁇ 2 optical switch 22. Furthermore, when the inserted pulse test light reaches the test light cut filter 28, a reflection point is confirmed at the position of the test light cut filter 28 in the pulse test waveform, so it is possible to confirm that the pulse test light has arrived. Become.
  • the server 16 that cooperates with the controller PC 15 that operates the power supply control light source 11 is connected to the power supply control light source 11 and the nearest optical node 20#1, and the optical fiber length (line length) between the power supply control light source 11 and the nearest optical node 20#1. ) data.
  • a light pulse test is carried out using the light pulse tester 17. If a location where optical loss occurs is confirmed in the test waveform, the server 16 measures the distance between the power supply control light source 11 and the location where optical loss occurs. Compare the distance to the point where the loss occurred measured with the optical pulse tester 17, the connection order of the optical nodes 20 managed by the server 16, and the line length of the corresponding power supply/control optical fiber 30 to determine the optical loss.
  • a feature is that it is possible to determine which optical node 20 or which optical fiber section between optical nodes 20 the occurrence point is located on.
  • the server 16 implements the separation flow shown in FIG.
  • the server 16 can also be realized by a computer and a program, and the program can be recorded on a recording medium or provided through a network.
  • a configuration in which the controller PC 15 has the functions of the server 16 by executing the program on the controller PC 15 can also be adopted.
  • three optical nodes 20 are connected.
  • an optical pulse test is performed using the optical pulse tester 17 (S101), and the presence or absence of an optical loss occurrence location is confirmed using the test waveform obtained in the optical pulse test (S102). If a light loss location is confirmed, it is compared with data stored in the server 16 (S103) to detect an abnormal location. If there is no location where optical loss occurs, confirmation is performed in order starting from the optical node 20#1 that is closer to the power supply control light source 11.
  • the optical node 20#1 is instructed to switch the 1 ⁇ 2 optical switch 22 to the light input side of the optical node 20#1 using a control signal (S104). Even if the power storage unit 26 of the optical node 20#1 does not have enough stored power to respond at this point, if the optical node 20#1 is operating normally, the characteristics shown in the first embodiment Therefore, the 1 ⁇ 2 optical switch 22 should have been automatically switched to the direction in which the own optical node 20 can receive light.
  • a light pulse test is performed (S105), and the presence or absence of a location where light loss occurs is confirmed using the test waveform obtained in the light pulse test (S106). If an optical loss location is confirmed (there is a loss occurrence location in S106), it is compared with data stored in the server 16 (S103) to detect an abnormal location. If no optical loss location is confirmed (no loss occurrence location in S106), the reflection point of the optical node 20#1 is confirmed using the test waveform (S107).
  • the 1 ⁇ 2 optical switch 22 is normally switched to the direction in which the self-optical node 20 can receive light, the reflection of the test light cut filter 28 installed behind the 1 ⁇ 2 optical switch 22 will be reflected from the far side of the test waveform. It should be visible at the edge (there is a reflection point in S107). If the reflection point cannot be confirmed (no reflection point in S107), it means that the 1 ⁇ 2 optical switch 22 has not been switched to the direction in which the self-light node 20 can receive light. Therefore, it is determined that there is a possibility that some abnormality has occurred in the optical node 20#1. If the reflection point can be confirmed, the 1 ⁇ 2 optical switch 22 of the optical node 20#1 is determined to be normal, and the next step is to confirm the optical node 20#2.
  • the event that triggers the start of the separation flow is the occurrence of trouble in the control system of the optical node 20, and the control of inquiries and responses regarding the amount of electricity stored between the power supply control light source 11 and each optical node 20. It is characterized in that the separation flow is started irregularly in response to the occurrence of an event such as no response from the optical node 20 during communication exchange.

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Abstract

本開示は、光ファイバ及びデバイスいずれかの区間で異常が発生したかを切り分け可能にすることを目的とする。　本開示は、光ファイバに給電光を出力する光源と、前記光ファイバに直列に接続されている複数の光ノードと、前記光ファイバの前記光源側から前記複数の光ノードに向けて試験光を送信し、前記試験光の反射光を検出する光試験器と、を備え、各光ノードは、給電光を電気に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子で変換された電力を蓄電する蓄電部と、前記光ファイバで伝搬される給電光の出力先を、自光ノードに備わる光電変換素子と前記光ファイバに接続されている他の光ノードとで切り替える光スイッチと、給電光に重畳されている制御信号に従って前記光スイッチの接続を切り替える制御部と、前記光スイッチから前記光電変換素子に出力される試験光を、前記光試験器に向けて反射する試験光カットフィルタと、を備える光給電システムである。

Description

光給電システム及び異常箇所検出方法
　本開示は、光ファイバに直列に光ノードを接続することで複数の光ノードに給電を行う光給電システムに関する。
　光ファイバネットワーク、特に通信ビルに設置された通信装置とユーザ側の通信端末を結ぶアクセスネットワークでは、その開通や保守において効率的に設備を使用するために新たなルートに接続したり、ルートを変更するといった光線路切替が一定の頻度で行われている。通常このような作業は現地に赴いて手動で光ファイバの接続切替えを行うのに対し、光ファイバの接続切替を遠隔操作で行う技術が提案されている。
　例えば非特許文献１、２では、所内等の電源環境に設置された給電制御光源と、遠隔に配置された単数あるいは複数の光ノードから構成されるシステムにおいて、光ファイバに直列に複数の光ノードを接続することで、単一の光源を用いて光給電および光ノードに内包される複数の光スイッチの制御の機能を同時に実現できる方式が提案されている。この光ノードは、光ファイバ網内に設置され、光ファイバ単位で相互の接続や切替を行う。
"将来光アクセス網に向けた遠隔光路切替ノードの検討"、２０２１年　電子情報通信学会　総合大会　Ｂ－１３－１６ "遠隔光路切替ノードの直列接続方式に関する一検討"、２０２２年　電子情報通信学会　総合大会　Ｂ－１３－２８
　光ノードで構成させる光ファイバ網において、光ノードを接続する光ファイバ又は光ノードのいずれかで故障等のなんらかの異常が発生した場合は、異常箇所を検出して復旧に繋げることが必要である。しかしながら、光ノードで構成させる光ファイバ網において、異常箇所を検出する方式、及びシステムは現状存在しない。
　また復旧を行う場合に屋外の設備に赴いて効率良く異常箇所を復旧させることを想定すると、異常箇所を検出する際に、光ノードの各部や光ケーブル異常箇所の距離など、復旧の際に人を派遣する際の手戻り（何度もマンホールに入るなど派遣位置の誤り）が無いことが求められるため、遠隔からの精度の良い位置の切り分けが求められる。更に光ノードは、光給電光で駆動する構造であるが、省電力での駆動が求められるため、新たに異常検知のためのセンサ等を具備せずに現状具備されている機能のみで異常箇所を検出する方式、及びシステムが望ましい。
　本開示は、光ファイバに直列に光ノードを接続することで複数の光ノードに給電を行う光給電システムにおいて、遠方から異常箇所を検出可能にすることを目的とする。
　本開示の光給電システムは、光ファイバに直列に光ノードを接続することで複数の光ノードに給電を行う光給電システムであって、本開示の通信装置及び光ノードを備える。
　本開示の通信装置は、
　光ファイバに直列に接続されている複数の光ノードに給電光を出力する光源と、
　前記光ファイバの前記光源側から前記複数の光ノードに向けて試験光を送信し、前記試験光の反射光を検出する光試験器と、
　を備え、
　前記光試験器で得られた試験波形を用いて光損失の発生地点を判定し、
　光損失の発生地点に基づいて、異常箇所を判定する。
　本開示の光ノード装置は、
　光ファイバで伝搬された給電光を電気に変換する光電変換素子と、
　前記光電変換素子で変換された電力を蓄電する蓄電部と、
　前記給電光の出力先を、自光ノードに備わる光電変換素子と前記光ファイバに接続されている他の光ノードとで切り替える光スイッチと、
　前記光スイッチから前記光電変換素子に出力される試験光を反射する試験光カットフィルタと、
　前記給電光に重畳されている制御信号に従って前記光スイッチの接続を切り替え、かつ一定時間間隔で前記蓄電部の蓄電電圧値の確認を行い、前記蓄電部の蓄電電圧値が一定値以下になった場合、前記光スイッチを自光ノードに備わる前記光電変換素子に自動的に切り替える制御部と、
　を備える。
　本開示の異常箇所検出方法は、本開示の光給電システムが実行する方法であって、
　前記複数の光ノードが、
　前記光ファイバで伝搬される前記給電光の出力先を、自光ノードに備わる光電変換素子と前記光ファイバに接続されている他の光ノードとで切り替える光スイッチと、
　前記光スイッチから前記光電変換素子に出力される前記試験光を、前記光試験器に向けて反射する試験光カットフィルタと、
　を備え、
　前記複数の光ノードのいずれかに備わる前記制御部が、前記給電光に重畳されている制御信号に従って、前記光スイッチの接続を切り替え、
　前記試験光を前記試験光カットフィルタに反射させる。
　本開示の光給電システムでは、前記制御部は、一定時間間隔で前記蓄電部の蓄電電圧値の確認を行い、前記蓄電部の蓄電電圧値が一定電圧値以下になった場合、前記光スイッチを自光ノードに備わる前記光電変換素子に自動的に切り替えてもよい。
　本開示の光給電システムでは、前記光試験器で得られた試験波形を用いて光損失の発生地点を判定し、前記光試験器から前記複数の光ノードのそれぞれまでの前記光ファイバの距離の情報を参照し、光損失の発生地点を前記距離の情報と比較することで、
　（ｉ）前記複数の光ノードのいずれかに異常が発生している場合はどの光ノードに異常が発生しているか、
　（ｉｉ）前記複数の光ノードの光ノード間のいずれかの区間に異常が発生している場合はどの区間の光ファイバに異常が発生しているか、
　の判定を行ってもよい。
　前記給電光に重畳されている制御信号を用いて、前記複数の光ノードのそれぞれに対し、前記光源に近い側から順次、前記光スイッチを自光ノードに備わる前記光電変換素子に切り替え、
　前記光電変換素子に切り替えた光ノードにおける前記試験光の反射がない場合、当該光ノードにおいて異常が発生していると判定してもよい。
　本開示の光給電システムでは、前記給電光に重畳されている制御信号に対する光ノードからの応答が前記複数の光ノードのいずれかからない場合、或いは定期的に、前記光試験器から前記試験光を送信してもよい。
　この場合、前記光試験器で得られた試験波形において、光損失が発生していない場合、前記複数の光ノードのそれぞれに対し、前記光源に近い側から順次、前記光スイッチを自光ノードに備わる前記光電変換素子に切り替えさせてもよい。
　なお、上記各開示は、可能な限り組み合わせることができる。
　本開示によれば、光ファイバに直列に光ノードを接続することで複数の光ノードに給電を行う光給電システムにおいて、遠方から異常箇所を検出可能にすることができる。
光給電システムの基本構成例である。 光給電システムの機能ブロックの一例である。 本開示に係る光給電システムのシステム構成例である。 本開示に係る光給電システムのシステム構成例である。 本開示に係る光給電システムのシステム構成例である。 本開示に係る異常箇所検出方法の一例を示すフロー図である。
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
（光給電システムの基本構成例）
　図１に、光給電システムの基本構成例を示す。本開示の光給電システムは、給電・制御用光ファイバ３０に給電光を出力する給電制御光源１１と、給電・制御用光ファイバ３０に直列に接続されている複数の光ノード２０と、を備える。本実施形態では、理解が容易になるよう、３台の光ノード２０のみが接続される例を示すが、直列に接続される光ノード２０の数は２以上の任意の数でありうる。
　各光ノード２０は、
　給電光を２分岐する光カプラ２１と、
　給電光を電気に変換する光電変換素子２３Ｂと、
　光電変換素子２３Ｂで変換された電力を蓄電する蓄電部２６と、
　給電・制御用光ファイバ３０で伝搬される給電光の出力先を、自光ノード２０に備わる光電変換素子２３Ｂと給電・制御用光ファイバ３０に接続されている他の光ノード２０とで切り替える１×２光スイッチ２２と、
　給電光に重畳されている制御信号を受信する光電変換素子２３Ｃと、
　光電変換素子２３Ｃの受信した制御信号に従って１×２光スイッチ２２の接続を切り替える制御部２５と、
　を備える。
　以下、光電変換素子２３Ｂ及び２３Ｃを区別しない場合は光電変換素子２３と表記する。
　通信ビル内等の遠隔にある給電制御光源１１から出た光給電光は、単一の給電・制御用光ファイバ３０で複数の光ノード２０に順次接続される。各光ノード２０には、１×２光スイッチ２２が具備され、送信された光給電光を各々の光ノード２０の光電変換素子２３に取り込むか、後方の光ノード２０へ送るかを切替える。この１×２光スイッチ２２の切替は光給電光に重畳した制御信号により行う。このように、給電制御光源１１と各光ノード２０は、同時には制御信号により１対１で通信できるルートとなるように、１×２光スイッチ２２が切替られる。
　より詳細な光給電システムの構成を図２に示す。通信ビル内の給電制御光源１１からの光給電光は、光変調器１２において制御信号が重畳され、光ノード２０に送信される。光ノード２０からの上り方向の制御信号は、サーキュレータ１３から光受信機１４に出力され、光受信機１４で受信される。コントローラＰＣ１５は制御信号を光変調器１２に出力し、光変調器１２が給電光に制御信号を重畳する。光受信機１４は受信した信号をコントローラＰＣ１５に出力する。これにより、コントローラＰＣ１５は、各光ノード２０と制御信号の送受信を行う。
　光ノード２０の制御部２５は、光給電光に重畳した制御信号を受信し、１×２光スイッチ２２をはじめ、他のデバイス４１及び４２を制御する。また、光ノード２０は、光電変換素子２３Ｂで光給電光を電気に変換し、デバイス用蓄電部２６Ｄと制御部用蓄電部２６Ｃに蓄電する。この蓄電された電力により、光ノード２０の制御部２５や各デバイス４１及び４２は駆動する。ここで、本開示では、デバイス用蓄電部２６Ｄと制御部用蓄電部２６Ｃを区別しない場合は蓄電部２６と表記する。
　制御部２５やデバイス４１及び４２は、駆動可能な電圧値以下になると制御や駆動が出来なくなる。図１の構成には、複数の光ノード２０が存在するが、いずれの光ノード２０も各１×２光スイッチ２２を順次切り替えることで光給電を行うことが可能である。このため、本開示の光給電システムは、各々の光ノード２０に備わる蓄電部２６には常に一定量の蓄電がなされて、各々の光ノード２０に備わる制御部２５が駆動できる状態に保つことを運用の前提とする。
　また、各々の光ノード２０の蓄電部２６が常に一定の蓄電量の蓄電が保たれるように、本開示の光給電システムは、給電制御光源１１から、制御信号を用いて光ノード２０に対して、蓄電部２６の蓄電量を随時、問合せ、確認することを行う。
　本開示の光給電システムは、図１及び図２に示す光給電システムに、さらに光試験器（図４に示す光パルス試験器１７）及び試験光カットフィルタ（図４及び図５に示す符号２８）を備える。本実施形態では、光試験器の一例として光パルス試験器（図４に示す符号１７）を用いる例を示す。光パルス試験器（図４に示す符号１７）は、給電・制御用光ファイバ３０の給電制御光源１１側から複数の光ノード２０に向けて試験光を送信し、試験光の反射光を検出する。試験光カットフィルタ（図４及び図５に示す符号２８）は、１×２光スイッチ２２から光電変換素子２３Ｂに出力される試験光を、パルス光試験器１７に向けて反射する。
　本開示の光給電システムは、本開示の異常箇所検出方法を実行する。例えば、本開示の異常箇所検出方法では、制御部２５が、給電光に重畳されている制御信号に従って、１×２光スイッチ２２の接続を切り替え、試験光を試験光カットフィルタ２８に反射させる。
　本開示の光給電システムは、光パルス試験器（図４に示す符号１７）及び試験光カットフィルタ（図４及び図５に示す符号２８）を備え、本開示の異常箇所検出方法を実行することで、光ノード２０で構成させる光ファイバ網において、直列型光ノード２０の給電・制御用光ファイバ及びデバイスいずれかの区間で異常が発生した場合、図１及び図２に示すような、現状具備されている機能のみで、遠隔からの故障の切り分けを可能にする。
（発明を実施するための第１形態）
　本開示の光給電システムの第１の実施形態を詳細に説明する。既に述べたように、各光ノード２０は、蓄電部２６に蓄えられた電力により、制御部２５、光ノード２０内のデバイス４１及び４２の駆動を行う。各光ノード２０は、自光ノード２０が光給電光を受光していない時、即ち１×２光スイッチ２２を後方の光ノード２０側に切替えている場合、蓄電部２６に蓄えられた電力は自然放電等により時間経過とともに減少していく。
　本実施形態では、図３に示すように、任意の光ノード２０が光給電光を受光していない場合、制御部２５が一定時間間隔で蓄電部２６の蓄電電圧値の確認を行い、一定電圧値以下になった場合、制御部２５が１×２光スイッチ２２を自光ノード２０が受光できる方向に自動的に切替可能とすることを特徴とする。
　これにより、もし任意の光ノード２０が光給電光を受光できない状態が継続し、任意の光ノード２０の蓄電部２６の電圧値が更に降下して、制御部２５が電圧降下のため駆動不能になったり、１×２光スイッチ２２が駆動できなくなった場合でも、該当の光ノード２０の１×２光スイッチ２２が自光ノード２０で受光できる方向に切り替わった状態になる。
（発明を実施するための第２形態）
　本開示の光給電システムの第２の実施形態を詳細に説明する。第１の実施形態において、図３に示すように給電制御光源１１を操作するコントローラＰＣ１５と連携するサーバ１６を設置する。このサーバ１６は、コントローラＰＣ１５と連携し、給電制御光源１１から単一の光ファイバで複数の光ノード２０の接続順序に関する情報を保持することを特徴とする。
　光ノード２０はユニークな識別子が付与され、その接続されている順序をサーバ１６で保持する。図３の例では、光ノード２０＃１、が識別子であって、光ノード２０＃１、光ノード２０＃２、光ノード２０＃３、の順に光ノード２０が給電・制御用光ファイバ３０に接続されていることをこのサーバ１６で格納する。
（発明を実施するための第３形態）
　本開示の光給電システムの第３の実施形態を詳細に説明する。第２の実施形態において、図４に示すように、給電・制御用光ファイバ３０に対して、通信ビル内など光ノード２０＃１の上部側から光パルス試験器１７により、特定の試験波長のパルス試験光を挿入できる構成とする。また、光ノード２０には、この試験波長の光を反射することにより遮断するＦＢＧ（ファイバグレーティング）のような試験光カットフィルタ２８を具備する。
　より詳細な光給電システムの構成を図５に示す。図５に示すように光ノード２０内の１×２光スイッチ２２と光電変換素子２３Ｂの間に試験光カットフィルタ２８を割入れる構成とする。この構成により、パルス試験光は１×２光スイッチ２２には到達する。また挿入されたパルス試験光が試験光カットフィルタ２８に到達した場合、パルス試験波形において試験光カットフィルタ２８の位置に反射点が確認されるため、パルス試験光が到達したことの確認が可能となる。
　また図４に示すように、給電制御光源１１を操作するコントローラＰＣ１５と連携するサーバ１６に、給電制御光源１１と直近の光ノード２０＃１、及び各光ノード２０間の光ファイバ長（線路長）のデータを具備することを特徴とする。
　以上説明したように、給電制御光源１１と任意の光ノード２０と制御信号の送受信において、光ノード２０からの応答が無い等の不具合が発生した場合に、給電・制御用光ファイバ３０に対して、光パルス試験器１７により光パルス試験を実施する。その試験波形で、光損失の発生箇所が確認された場合、サーバ１６が給電制御光源１１と光損失の発生箇所との距離を測定する。光パルス試験器１７で測定した損失の発生地点までの距離と、サーバ１６で管理された光ノード２０の接続順序、及び該当の給電・制御用光ファイバ３０の線路長と比較し、光損失の発生地点が、どの光ノード２０か、もしくはどの光ノード２０の間の区間の光ファイバ上なのかの切り分け可能となることが特徴である。
（発明を実施するための第４形態）
　本開示の光給電システムの第４の実施形態を詳細に説明する。第３の実施形態において、サーバ１６が図６に示す切り分けフローを実施する。サーバ１６はコンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。プログラムをコントローラＰＣ１５で実行することで、コントローラＰＣ１５がサーバ１６の機能を備える構成も採用しうる。
　本実施形態では、光ノード２０が３台接続されている場合である。既に述べたように、光パルス試験器１７を用いて光パルス試験を実施し（Ｓ１０１）、光パルス試験で得られた試験波形を用いて光損失発生箇所の有無を確認する（Ｓ１０２）。光損失箇所が確認されれば、サーバ１６が保管するデータと比較して（Ｓ１０３）、異常箇所を検出する。光損失発生箇所が無ければ、給電制御光源１１に近いほうの光ノード２０＃１から順に確認を行う。
　最初に光ノード２０＃１に対して、制御信号を用いて、１×２光スイッチ２２を光ノード２０＃１の入光側に切替を指示する（Ｓ１０４）。もしこの時点で、光ノード２０＃１の蓄電部２６が応答できる蓄電量が無かったとしても、光ノード２０＃１が正常に動作しているのであれば、第１の実施形態で示した特徴により、１×２光スイッチ２２を自光ノード２０が受光できる方向に自動的に切替られているはずである。
　次に光パルス試験を実施し（Ｓ１０５）、光パルス試験で得られた試験波形を用いて光損失発生箇所の有無を確認する（Ｓ１０６）。もし光損失箇所が確認されれば（Ｓ１０６において損失発生箇所あり）、サーバ１６が保管するデータと比較して（Ｓ１０３）、異常箇所を検出する。光損失箇所が確認されなければ（Ｓ１０６において損失発生箇所なし）、試験波形で、光ノード２０＃１の反射点を確認する（Ｓ１０７）。
　ここで、もし正常に１×２光スイッチ２２を自光ノード２０が受光できる方向に切り替わっていれば、１×２光スイッチ２２の後方に設置した試験光カットフィルタ２８の反射が試験波形の遠端において確認できるはずである（Ｓ１０７において反射点あり）。もし反射点が確認できなければ（Ｓ１０７において反射点なし）、１×２光スイッチ２２を自光ノード２０が受光できる方向に切り替わっていないことになる。このため、光ノード２０＃１に何らかの異常が発生している可能性があると判定される。もし反射点が確認できるならば、光ノード２０＃１の１×２光スイッチ２２は正常と判定されるので、次は光ノード２０＃２に対して確認を行う。
　光ノード２０＃１の１×２光スイッチ２２を光ノード２０＃１の後方側に切替を指示する（Ｓ１０８）。また光ノード２０＃２の１×２光スイッチ２２を光ノード２０＃２の入光側に切替を指示する（Ｓ１０８）。この後、光パルス試験を実施し（Ｓ１０９）、ステップＳ１０６及びＳ１０７と同様に光損失箇所の確認（Ｓ１１０）と光ノード２０＃２内の反射点の確認（Ｓ１１１）を実施する。光ノード２０＃２に異常が無ければ（Ｓ１１１において反射点を確認）、次は同様の方法で、光ノード２０＃３で異常箇所の切り分けを実施する（Ｓ１１２～Ｓ１１５）。
（発明を実施するための第５形態）
　本開示の光給電システムの第５の実施形態を詳細に説明する。第４の実施形態において、切り分けフローが開始される契機となる事象として、光ノード２０の制御系でトラブル発生として、給電制御光源１１と各光ノード２０間の蓄電量の問合せ・応答等の制御通信の交換で、光ノード２０からの応答が無い等の事象発生を契機として切り分けフローが不定期に開始されることを特徴とする。
（発明を実施するための第６形態）
　本発明の光給電システムの第６の実施形態を詳細に説明する。第４の実施形態において、切り分けフローが開始される契機となる事象として、例えば定期的なメンテナンス等を前提として、前回実施された切り分けフロー実施後から一定時間経過を契機として、切り分けフローが定期的に実施されることを特徴とする。
１１：給電制御光源
１２：光変調器
１３：サーキュレータ
１４：光受信機
１５：コントローラＰＣ
１６：サーバ
１７：光パルス試験器
２０：光ノード
２１：光カプラ
２２：１×２光スイッチ
２３、２３Ｂ、２３Ｃ：光電変換素子
２５：制御部
２６：蓄電部
２６Ｄ：デバイス用蓄電部
２６Ｃ：制御部用蓄電部
２７：昇圧回路
４１、４２：デバイス

Claims (8)

  1. 　光ファイバに給電光を出力する光源と、
    　前記光ファイバに直列に接続されている複数の光ノードと、
    　前記光ファイバの前記光源側から前記複数の光ノードに向けて試験光を送信し、前記試験光の反射光を検出する光試験器と、
    　を備え、
    　前記複数の光ノードは、それぞれ、
    　前記給電光を電気に変換する光電変換素子と、
    　前記光電変換素子で変換された電力を蓄電する蓄電部と、
    　前記光ファイバで伝搬される前記給電光の出力先を、自光ノードに備わる光電変換素子と前記光ファイバに接続されている他の光ノードとで切り替える光スイッチと、
    　前記給電光に重畳されている制御信号に従って前記光スイッチの接続を切り替える制御部と、
    　前記光スイッチから前記光電変換素子に出力される前記試験光を、前記光試験器に向けて反射する試験光カットフィルタと、
    　を備える光給電システム。
  2. 　前記制御部は、一定時間間隔で前記蓄電部の蓄電電圧値の確認を行い、前記蓄電部の蓄電電圧値が一定電圧値以下になった場合、前記光スイッチを自光ノードに備わる前記光電変換素子に自動的に切り替える、
    　請求項１に記載の光給電システム。
  3. 　光ファイバに給電光を出力する光源と、
    　前記光ファイバに直列に接続されている複数の光ノードと、
    　前記光ファイバの前記光源側から前記複数の光ノードに向けて試験光を送信し、前記試験光の反射光を検出する光試験器と、
    　を備え、
    　前記複数の光ノードにおいて、
    　光電変換素子が前記給電光を電気に変換し、
    　蓄電部が、前記光電変換素子で変換された電力を蓄電する、
    　光給電システムが実行する方法であって、
    　前記複数の光ノードが、
    　前記光ファイバで伝搬される前記給電光の出力先を、自光ノードに備わる光電変換素子と前記光ファイバに接続されている他の光ノードとで切り替える光スイッチと、
    　前記光スイッチから前記光電変換素子に出力される前記試験光を、前記光試験器に向けて反射する試験光カットフィルタと、
    　を備え、
    　前記複数の光ノードのいずれかに備わる前記制御部が、前記給電光に重畳されている制御信号に従って、前記光スイッチの接続を切り替え、
    　前記試験光を前記試験光カットフィルタに反射させる、
    　異常箇所検出方法。
  4. 　前記光試験器で得られた試験波形を用いて光損失の発生地点を判定し、
    　前記光試験器から前記複数の光ノードのそれぞれまでの前記光ファイバの距離の情報を参照し、光損失の発生地点を前記距離の情報と比較することで、
    　（ｉ）前記複数の光ノードのいずれかに異常が発生している場合はどの光ノードに異常が発生しているか、
    　（ｉｉ）前記複数の光ノードの光ノード間のいずれかの区間に異常が発生している場合はどの区間の光ファイバに異常が発生しているか、
    　の判定を行う、
    　請求項３に記載の異常箇所検出方法。
  5. 　前記給電光に重畳されている制御信号を用いて、前記複数の光ノードのそれぞれに対し、前記光源に近い側から順次、前記光スイッチを自光ノードに備わる前記光電変換素子に切り替え、
    　前記光電変換素子に切り替えた光ノードにおける前記試験光の反射がない場合、当該光ノードにおいて異常が発生していると判定する、
    　請求項４に記載の異常箇所検出方法。
  6. 　前記給電光に重畳されている制御信号に対する光ノードからの応答が前記複数の光ノードのいずれかからない場合、或いは定期的に、前記光試験器から前記試験光を送信し、
    　前記光試験器で得られた試験波形において光損失が発生していない場合、前記複数の光ノードのそれぞれに対し、前記光源に近い側から順次、前記光スイッチを自光ノードに備わる前記光電変換素子に切り替えさせる、
    　請求項５に記載の異常箇所検出方法。
  7. 　光ファイバに直列に接続されている複数の光ノードに給電光を出力する光源と、
    　前記光ファイバの前記光源側から前記複数の光ノードに向けて試験光を送信し、前記試験光の反射光を検出する光試験器と、
    　を備え、
    　前記光試験器で得られた試験波形を用いて光損失の発生地点を判定し、
    　光損失の発生地点に基づいて、異常箇所を判定する、
    　通信装置。
  8. 　光ファイバで伝搬された給電光を電気に変換する光電変換素子と、
    　前記光電変換素子で変換された電力を蓄電する蓄電部と、
    　前記給電光の出力先を、自光ノードに備わる光電変換素子と前記光ファイバに接続されている他の光ノードとで切り替える光スイッチと、
    　前記光スイッチから前記光電変換素子に出力される試験光を反射する試験光カットフィルタと、
    　前記給電光に重畳されている制御信号に従って前記光スイッチの接続を切り替え、かつ一定時間間隔で前記蓄電部の蓄電電圧値の確認を行い、前記蓄電部の蓄電電圧値が一定値以下になった場合、前記光スイッチを自光ノードに備わる前記光電変換素子に自動的に切り替える制御部と、
    　を備える光ノード装置。
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