(57)【要約】【課題】光ネットワーク監視システム及びその方法を提供する。【解決手段】光回線終端（ＯＬＴ）は、第１の光信号を複数の光干渉素子へ送信する。第１の光信号が光干渉素子を通過する後、光干渉素子は、複数の第２の光信号を光回線終端へ反射する。第２の光信号は、異なる光路差を有する。光電気変換ユニットは、各第２の光信号を電気信号へ変換する。スペクトル解析ユニットは、電気信号の周波数成分を解析し、そして、各光ネットワークユニットまでの光ファイバの接続状態を検知することができる。したがって、光ネットワークを監視する目的は達成されることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光信号を送信する波長可変光源を有する光回線終端と、
それぞれ前記第１の光信号を通過させて、異なる光路差を有する第２の光信号を前記光回線終端へ送信する複数の光干渉素子と、
光ファイバによって、それぞれ前記光回線終端及び前記光干渉素子に接続され、前記第１の光信号を前記光干渉素子へ分配して送信するために用いされるビームスプリッターと、
前記各第２の光信号を電気信号へ変換する光電気変換ユニットと、
前記電気信号の周波数成分を解析するために用いされるスペクトル解析ユニットと、
を含むことを特徴とする光ネットワーク監視システム。
【請求項２】
前記波長可変光源は、出力波長が時間とともに変化する波長可変レーザー光源であることを特徴とする請求項１に記載の光ネットワーク監視システム。
【請求項３】
前記波長可変光源の出力波長は時間に対して変調され、前記波長可変光源の信号源は、三角波、のこぎり波及び正弦波からなるグループから選択されることを特徴とする請求項１に記載の光ネットワーク監視システム。
【請求項４】
前記波長可変光源は、増幅された自然放出光光源と、出力波長を出力するために用いられ、前記出力波長は広スペクトル光に対応して、前記増幅された自然放出光光源を通過する時に時間に対して変調される調整可能光学フィルタと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の光ネットワーク監視システム。
【請求項５】
前記各電気信号の周波数は、同じでなく、前記光干渉素子の光路差と正比例になることを特徴とする請求項１に記載の光ネットワーク監視システム。
【請求項６】
光回線終端から複数の光干渉素子へ第１の光信号を送信する工程と、
前記第１の光信号が前記光干渉素子を通過する後、前記光干渉素子は、異なる光路差を有する複数の第２の光信号を前記光回線終端へ反射する工程と、
前記光回線終端により、前記光干渉素子から送信された前記各第２の光信号を受信して解析する工程と、
を含むことを特徴とする光ネットワーク監視方法。
【請求項７】
前記光回線終端により、前記光干渉素子から送信された前記各第２の光信号を受信して解析する工程は、前記各第２の光信号を電気信号に変換する工程を含むことを特徴とする請求項６に記載の光ネットワーク監視方法。
【請求項８】
ビームスプリッターは、前記第１の光信号を前記光干渉素子へ分配して送信することを特徴とする請求項６に記載の光ネットワーク監視方法。
【請求項９】
波長可変光源は前記第１の光信号を生成し、前記波長可変光源の出力波長が時間とともに変化することを特徴とする請求項６に記載の光ネットワーク監視方法。
【請求項１０】
前記各電気信号の周波数は、同じでなく、前記光干渉素子の光路差と正比例になることを特徴とする請求項７に記載の光ネットワーク監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視システム及びその方法に関し、特に光ネットワークの伝送状態を検知できる光ネットワーク監視システム及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータネットワークは、ユーザが情報を取得する重要なツールとなっている。ネットワークの中断がよく起きたことが好ましいことではないため、ネットワーク安定性は、従来のユーザに対する最も重要である。科学技術の進歩に伴い、ネットワーク安定性ではユーザを満足させることができなくなってきた。ユーザは、より高いネット速度も追求している。言い換えると、ユーザは、同時にネットワーク安定性及びより高いネット速度を追求している。
【０００３】
光ファイバは、高帯域、低データ損失、高機密保持性、及び電磁干渉がないことなどの特性を持っている。その他の伝送媒体は、上述の特性を持たない。そのため、光ファイバは、徐々に使用されてネットワークシステムの伝送媒体となっている。将来のネットワークシステムは、光ファイバが主流となる光ネットワークの方向に発展する。
【０００４】
光ネットワークにおいてデータエラーが起きた原因は、アクティブ素子の破損（Active Components Failure）、ノードエラー（Node Failure）、人的要素（Human Error）などを含む。最もよくある原因は、例えば光ファイバのケーブルがパワーショベルにより切断されたこと、誤操作及びスイッチエラーなどといった人的要素である。その他のよくある原因はアクティブ素子の破損であり、アクティブ素子はエミッタ、レシーバ及びコントローラを含む。
【０００５】
ファイバーを家庭まで直接引き込むサービス（Fiber To The Home：ＦＴＴＨ）において、光回線終端（Optical Line Terminal：ＯＬＴ）と光ネットワークユニット（Optical Network Unit：ＯＮＵ）の間は、直接に受動光ネットワーク（Passive Optical Network：ＰＯＮ）により接続された。光回線終端はインターネットサービスを提供し、光端末ユニットはユーザである。受動光ネットワークは、１対多の木状ネットワークアーキテクチャであり、光回線終端により複数のユーザへ提供されて、ユーザにより使用される。
【０００６】
優れたネットワークの品質を提供するため、光ネットワークは中断される場合、光回線終端がファイバの中断位置を探し出す必要である。現在、光時間領域反射測定器（Optical Time Domain Reflectometer：ＯＴＤＲ）は、光ネットワークの伝送状態を検知するために用いられる。この伝送状態は、光回線終端と光ネットワークユニットの間の接続状態である。しかし、光時間領域反射測定器は、木状ネットワークアーキテクチャに各ファイバ分岐の結果を累積加算する。そのため、各ファイバ分岐の状態は識別されることができない。言い換えると、もし光ネットワークにイベントが発生する場合、光時間領域反射測定器は、どの光ネットワークユニットにイベントが発生したことを識別することができない。例えば、少なくとも二つのファイバ分岐の長さは同じであり、且つエラーがそのうちの一つに発生する場合、光時間領域反射測定器は、エラーの位置を識別することができない。例えば、少なくとも二つのファイバ分岐にエラーが同時に発生する場合、光時間領域反射測定器は、エラーの位置を識別することもできない。エラーが光時間領域反射測定器のデッドゾーンに発生する場合、光時間領域反射測定器は、エラーの位置を識別することもできない。
【０００７】
上述の問題を解決するため、一つの解決方法は、光ネットワークのノードにファイバブラッググレーティング（Fiber Bragg Grating ：ＦＢＧ)を使用することにより、光ネットワークを監視する。しかし、ファイバブラッググレーティングを大量生産することができなく、そのサイズが大掛かりなものとなり、高価なものであった。従って、ファイバブラッググレーティングは実用化されることができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、光ネットワークの伝送状態を検知できる光ネットワーク監視システム及びその方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明によれば、光ネットワーク監視システムが提供される。前記光ネットワーク監視システムは、第１の光信号を送信する波長可変光源を有する光回線終端と、それぞれ前記第１の光信号を通過させて、異なる光路差を有する第２の光信号を前記光回線終端へ送信する複数の光干渉素子と、光ファイバによって、それぞれ前記光回線終端及び前記光干渉素子に接続され、前記第１の光信号を前記光干渉素子へ分配して送信するために用いされるビームスプリッターと、前記各第２の光信号を電気信号へ変換する光電気変換ユニットと、前記電気信号の周波数成分を解析するために用いされるスペクトル解析ユニットと、を含む。
【００１０】
また、本発明によれば、光ネットワーク監視方法が提供され、工程を以下に含む。本発明の方法において、光回線終端から複数の光干渉素子へ第１の光信号を送信する工程と、前記第１の光信号が前記光干渉素子を通過する後、前記光干渉素子は、異なる光路差を有する複数の第２の光信号を前記光回線終端へ反射する工程と、前記光回線終端により、前記光干渉素子から送信された前記各第２の光信号を受信して解析する工程と、を含む。
【００１１】
上述した各光干渉素子は、異なる自由スペクトル領域（ＦＳＲ）を有する光干渉素子である。変調された第１の光信号が各光干渉素子を通過する後、光干渉素子は、第２の光信号を光回線終端へ反射する。次に、光電気変換ユニットは、各第２の光信号を電気信号に変換する。各電気信号の周波数成分を解析することにより、光回線終端から光ネットワークユニットまでの光ファイバの状態を検知することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の光ネットワーク監視システム及びその方法により、低コスト且つ簡単な方式で、光ネットワークを監視する目的を達成することができる。なお、もしファイバ分岐の長さは同じであり、且つエラーがそのうちの一つに発生する場合、或いはエラーが光時間領域反射測定器のデッドゾーンに発生する場合、本発明は、エラーの位置を依然として識別することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による光ネットワーク監視システムを示すブロック図である。
【図２Ａ】ファブリ・ペローエタロンを示す図である。
【図２Ｂ】マッハ・ツェンダー干渉計を示す図である。
【図２Ｃ】マイケルソン干渉計を示す図である。
【図３】本発明による光ネットワーク監視方法を示す流れ図である。
【図４】本発明による光ネットワーク監視システムの各種の素子を一つチャネルにおいて示す波形図であ。
【図５Ａ】正常条件下における本発明による光ネットワーク監視システムを周波数領域及び時間領域にシミュレーションした波形図である。
【図５Ｂ】本発明による中断されたチャネルを備える光ネットワーク監視システムを周波数領域及び時間領域にシミュレーションした波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の光ネットワーク監視システムを示すブロック図である。この監視システムは、第１の光信号を送信するために用いされる光回線終端１０、光ネットワークユニット２０、３０、４０、及び光ファイバ５２によって、それぞれ光回線終端１０と光ネットワークユニット２０、３０、４０に接続され、第１の光信号を光ネットワークユニット２０、３０、４０へ分配して送信するために用いされるビームスプリッター５０を含む。光回線終端１０は、光トランシーバ１２と波長可変光源１４を含む。光ネットワーク監視システムは、光サーキュレーター１８と光電気変換ユニット１６をさらに含む。波長可変光源１４は、周波数が時間とともに変調される第１の光信号を送信するために用いされる。光ネットワークユニット２０、３０のそれぞれは、光トランシーバ２２、３２、４２及び光干渉素子２４、３４、４４を含む。光干渉素子２４、３４、４４は、ビームスプリッター５０の複数の出力ポートに設置される。光干渉素子２４、３４、４４のそれぞれは、第１の光信号を通過させて、異なる光路差を有する第２の光信号を光回線終端１０へ送信する。光トランシーバ２２、３２、４２は、データを送信及び受信するために用いされる。光ネットワーク監視システムは、波長多重化／逆多重化素子５４、５６、５８、６０をさらに含み、光回線終端１０及び光ネットワークユニット２０、３０は波長多重化／逆多重化素子５４、５６、５８、６０により多対１又は１対多の出力を実行する。ここで注意しなければならないのは、光ネットワークユニットの数量は三つに限定されない。三つの光ネットワークユニット２０、３０は、説明のために一例を単に示しただけである。
【００１５】
光干渉素子２４、３４、４４は、ファブリ・ペローエタロン（Fabry-Perot etalon）、マッハ・ツェンダー干渉計（Mach-Zehnder interferometer）及びマイケルソン干渉計（Michelson interferometer）からなるグループから選択される。つまり、光干渉素子２４、３４、４４は、上述した干渉計のうちの一つまたは二つ以上の任意の組合であることができ。上述したように、光干渉素子２４、３４、４４のそれぞれは、異なる自由スペクトル領域を有する光干渉素子である。
【００１６】
図２Ａは、ファブリ・ペローエタロン７０を示す図である。光がファブリ・ペローエタロン７０に進入した後、異なる遅延時間を有する二つの反射光は生成される。一方の反射光は反射コーティング７２により反射され、他方の反射光は伝送媒体７４及び反射コーティング７６により反射される。上述した二つの反射光の遅延時間が違うため、ファブリ・ペローエタロン７０から反射光の出力は時間差が生じる。この時間差は光路差である。異なる変調信号は、光路差を調整することにより生成される。
【００１７】
図２Ｂは、マッハ・ツェンダー干渉計８０を示す図である。光がマッハ・ツェンダー干渉計８０に進入した後、光が二つの異なる光路を通過する。上述した二つの光路の遅延時間が違うため、マッハ・ツェンダー干渉計８０から光路の出力は時間差が生じる。この時間差は光路差である。異なる変調信号は、光路差を調整することにより生成される。
【００１８】
図２Ｃは、マイケルソン干渉計９０を示す図である。光がマイケルソン干渉計９０に進入した後、光が二つの異なる光路を通過する。上述した二つの光路の遅延時間が違うとともに、光路の光が二つの反射面９２により反射されるため、マイケルソン干渉計９０から光路の出力は時間差が生じる。この時間差は光路差である。異なる変調信号は、光路差を調整することにより生成される。
【００１９】
図１において、光回線終端１０の波長可変光源１４は、可変波長を有するレーザー光源であることがでく、周波数が時間とともに変化される第１の光信号を生成するために用いされる。例えば、波長可変レーザー光源の信号源は、三角波、のこぎり波及び正弦波からなるグループから選択される。光の速さは、一定の値であり、且つ周波数に波長を乗じる（ｃ=λｆ、ｃが光速を表し、λが波長を表し、ｆが周波数を表する）ため、上述したことから分かるように、波長可変光源１４の周波数調整の効果はその波長調整の効果と同じである。そのため、波長可変光源１４の効果は、周波数可変光源の効果と同じである。
【００２０】
第１の光信号は、波長多重化／逆多重化素子５４により逆多重化されて、次に光ファイバ５２により１×Ｎのビームスプリッター５０へ送信される。ビームスプリッター５０は、光学素子であって第１の光信号をＮに分け、そのため、１×Ｎに表される。ビームスプリッター５０が第１の光信号を波長多重化／逆多重化素子５６、５８、６０へ送信し、そして、波長多重化／逆多重化素子５６、５８、６０が第１の光信号を光ネットワークユニット２０、３０、４０のそれぞれへ逆多重化する。光干渉素子２４、３４、４４のそれぞれが異なる光路差（つまり時間差）を有するため、光干渉素子２４、３４、４４は、第１の光信号に通過されて、異なる周波数を有する第２の光信号を反射する。異なる周波数を有する第２の光信号は、波長多重化／逆多重化素子５６、５８、６０により多重化されて、光ファイバ５２により波長多重化／逆多重化素子５４へ送信される。次に、第２の光信号は、波長多重化／逆多重化素子５４により逆多重化されて光回線終端１０へ送信される。各第２の光信号の周波数は、光干渉素子の遅延時間と正比例になる。すなわち、各光干渉素子２４、３４、４４の遅延時間が長くなると、その干渉周波数が高くなる。逆に、各光干渉素子２４、３４、４４の遅延時間が短くなると、その干渉周波数が低くなる。各光干渉素子２４、３４、４４の異なる遅延時間が異なる光路差を表するため、各第２の光信号の周波数は、光干渉素子２４、３４、４４の異なる光路の光路差または多重経路と正比例になる。
【００２１】
光サーキュレーター１８は、第２の光信号が光干渉素子２４、３４、４４から光電気変換ユニット１６へ送信されて、波長可変光源１４へ送信されないことを確認する。光電気変換ユニット１６は、例えば光レシーバであり、光干渉素子２４、３４、４４から送信された第２の光信号を異なる周波数の電気信号に変換する。スペクトル解析ユニット６２は、電気信号の周波数成分を解析するために用いされる。各電気信号の周波数成分を解析することにより、光回線終端１０から光ネットワークユニット２０、３０、４０までの光ファイバ５２の状態を検知することができる。スペクトル解析ユニット６２は、例えば電気スペクトラムアナライザ、オシロスコープまたは周波数を検知できる信号処理回路であり、しかしこれに限定されることない。
【００２２】
また他の実施形態では、波長可変光源１４は、増幅された自然放出光（Amplified Spontaneous Emission：ＡＳＥ）光源（図示せず）及び調整可能光学フィルタ（図示せず）を含む。調整可能光学フィルタは出力波長を出力するために用いられ、この出力波長は広スペクトル光に対応して、ＡＳＥ光源を通過する時に時間に対して変調され、そして、異なる波長を有する第１の光信号は生成されることができる。
【００２３】
図３を参照する。図３は、本発明による光ネットワーク監視方法を示す流れ図である。工程Ｓ１０において、光回線終端が第１の光信号を送信し、ビームスプリッターが第１の光信号を配分して複数の光ネットワークユニットへ送信する。各光ネットワークユニットは、光干渉素子を有する。第１の光信号は、波長可変光源により生成されて、その波長が時間に対して変調される。波長可変光源の信号源は、三角波、のこぎり波及び正弦波からなるグループから選択される。また他の実施形態では、波長可変光源は、増幅された自然放出光（ＡＳＥ）光源及び調整可能光学フィルタを含む。調整可能光学フィルタは出力波長を出力するために用いられ、この出力波長は広スペクトル光に対応して、ＡＳＥ光源を通過する時に時間に対して変調され、そして、異なる波長を有する第１の光信号は生成されることができる。
【００２４】
工程Ｓ２０において、第１の光信号が光干渉素子を通過する後、光干渉素子は、複数の第２の光信号を反射する。第２の光信号は異なる光路差（つまり異なる遅延時間）を有する。各光干渉素子は、異なる自由スペクトル領域を有し、ファブリ・ペローエタロン、マッハ・ツェンダー干渉計及びマイケルソン干渉計からなるグループから選択される。即ち、各光干渉素子は、上述した干渉計のうちの一つまたは二つ以上の任意の組合であることができる。各第２の光信号の周波数は、光干渉素子の遅延時間と正比例になる。すなわち、各光干渉素子の遅延時間が長くなると、その干渉周波数が高くなる。逆に、各光干渉素子の遅延時間が短くなると、その干渉周波数が低くなる。各光干渉素子の異なる遅延時間が異なる光路差を表するため、各第２の光信号の周波数は、光干渉素子の異なる光路の光路差または多重経路と正比例になる。
【００２５】
工程Ｓ３０において、光回線終端１０は、光ネットワークユニットから送信された第２の光信号を受信して解析し、各第２の光信号の周波数が同じでない。
【００２６】
工程Ｓ４０において、光電気変換ユニットは、各第２の光信号を電気信号に変換する。スペクトル解析ユニットは、電気信号の周波数成分を解析するために用いされる。各電気信号の周波数成分を解析することにより、光回線終端から光ネットワークユニットまでの光ファイバの状態を検知することができる。スペクトル解析方法は、例えば電気スペクトラムアナライザ、オシロスコープ、周波数を検知できる信号処理回路やその他の信号解析回路の使用であり、しかしこれに限定されることない。
【００２７】
図１及び図４を参照する。図４は、本発明による光ネットワーク監視システムの各種の素子を一つチャネルにおいて示す波形図である。第１の波形図は第１の光信号である。第１の光信号は、調整可能光学フィルタ６４により広スペクトル光がＡＳＥ光源を通過する時に生成される。第２の波形図に示すように、第１の光信号がスキャンされて光干渉素子を通過した後、第２の光信号は生成される。第３の波形図に示すように、光電気変換ユニットは、例えば光レシーバであり、第２の光信号を時間領域にマップされた電気信号に変換する。第４の波形図に示すように、電気信号のフーリエ変換（Fourier Transform）の後に、スペクトルはオシロスコープ６６により検知される。光干渉素子により反射された異なる周波数のスペクトルを解析することで、光ネットワーク監視システムに各チャネルの状態を検知することができる。図５Ａ及び図５Ｂを参照する。図５Ａは、正常条件下における本発明による光ネットワーク監視システムを周波数領域及び時間領域にシミュレーションした波形図である。図５Ｂは、本発明による中断されたチャネルを備える光ネットワーク監視システムを周波数領域及び時間領域にシミュレーションした波形図である。図５Ａにおいて、３２つのチャネルの状態は時間領域の波形図により識別されることができなく、しかし、３２つのチャネルの状態は周波数領域の波形図により識別されることができる。図５Ａに示すように、周波数領域の波形図は、３２つのチャネルが正常な状態であることを示している。また一方で、図５Ｂにおいて時間領域の波形図は、図５Ａにおいて時間領域の波形図とほぼ等しい。しかし、図５Ａにおいて周波数領域の波形図に比べ、チャネル１６は、図５Ｂにおいて周波数領域の波形図に周波数成分を備えない。チャネル１６が周波数成分を備えないことは、チャネル１６が中断されて第２の光信号を光回線終端へ反射できないことを表している。そのため、光回線終端には、検知されるチャネル１６の信号でない。
【００２８】
本発明の長所を次に述べる。先ず、各光ネットワークユニットの光干渉素子が第２の光信号の異なる周波数を送り返するため、各光ネットワークユニットの状態は、スペクトル解析ユニットが各光ネットワークユニットの周波数を解析することにより監視されることができる。したがって、もしファイバ分岐の長さは同じであり、且つエラーがそのうちの一つに発生する場合、或いはエラーが光時間領域反射測定器のデッドゾーンに発生する場合、本発明は、エラーの位置を依然として識別することもできる。次に、本発明において使用される光干渉素子は、低コストであり、大量生産できるとともに、集積化できる。例えば、各光干渉素子は、ファブリ・ペローエタロン、マッハ・ツェンダー干渉計及びマイケルソン干渉計からなるグループから選択される。各光干渉素子が第２の光信号を送り返する後、第２の光信号は、光電気変換ユニットにより電気信号に変換される。上述した簡易な信号処理により、本発明の光ネットワーク監視システムは、簡単に構築されるとともに、受動的光ネットワークに応用されることができる。
【００２９】
当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と範囲を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００３０】
１０： 光回線終端
１２、２２、３２、４２： 光トランシーバ
１４： 波長可変光源
１６： 光電気変換ユニット
１８： 光サーキュレーター
２０、３０、４０： 光ネットワークユニット
２４、３４、４４： 光干渉素子
５０： ビームスプリッター
５２： 光ファイバ
５４、５６、５８、６０： 波長多重化／逆多重化素子
６２： スペクトル解析ユニット
６４： 調整可能光学フィルタ
６６： オシロスコープ
７０： ファブリ・ペローエタロン
７２、７６： 反射コーティング
７４： 伝送媒体
８０： マッハ・ツェンダー干渉計
９０： マイケルソン干渉計
９２： 反射面
【図１】
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【図２Ａ】
2010136365.tif 000004
【図２Ｂ】
2010136365.tif 000005
【図２Ｃ】
2010136365.tif 000006
【図３】
2010136365.tif 000007
【図４】
2010136365.tif 000008
【図５Ａ】
2010136365.tif 000009
【図５Ｂ】
2010136365.tif 000010