(57)【要約】【課題】本線路に対する副線路の正確な光路遅延の把握及び長短判別を光線路の一方端側から測定可能とする。【解決手段】時間tの関数である波長λ1のランダムパルス光信号を生成して光サーキュレータ１１９によって副線路１９に入射した後、光カプラ１４から本線路１８に送出し、反射フィルタ１１８によりランダムパルス光信号を反射させ、その反射光信号を光カプラ１４にて二分岐し、一方は副線路１９に入射して波長λ1から当該波長とは異なる波長λ2へ波長変換し、本線路１８を通過する波長λ1の反射光信号と合波して、波長λ1と波長λ2それぞれのランダムパルス光信号に分波し、それぞれの信号光から得られる光電流について、遅延を関数とした相互相関関数を演算することで本線路１８に対する副線路１９の遅延を測定する。【選択図】      図１
2014163746.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送装置間を結ぶ光ファイバによる本線路に対して光ファイバによる副線路の両端部を第１及び第２の光カプラにより結合して構成される二重化光線路について、光路遅延τiを判別する光路遅延測定方法であって、
時間tの関数である第１の波長λ1のランダムパルス光信号を生成して前記副線路へ送出し、
前記副線路を通過して前記第２の光カプラから前記本線路へ送出されるランダムパルス光信号を前記第１の波長λ1の光を反射する反射フィルタにて反射させ、
前記反射されたランダムパルス光信号を前記第２の光カプラにて二分岐して前記本線路及び副線路に入射し、
前記副線路にて前記反射されたランダムパルス光信号を第１の波長λ1から当該波長とは異なる第２の波長λ2へ波長変換し、
前記第２の波長λ2に変換されたランダムパルス光信号を、前記本線路を通過する前記反射された第１の波長λ1のランダムパルス光信号と前記第１の光カプラで合波し、
前記合波されたランダムパルス光信号を、波長分割光カプラで第１の波長λ1と第２の波長λ2それぞれのランダムパルス光信号に分波し、
前記分波された第１の波長λ1のランダムパルス光信号の光電流f(t)を検出し、
前記分波された第２の波長λ2のランダムパルス光信号の光電流g(t)を検出し、
前記光電流f(t) ，g(t) を規格化した後、遅延τを関数とした次式の相互相関関数ζ(τ)を算出し、
ζ(τ)＝∫f(t)g(t-τ)dt
ζ(τi)＝1となるτiを前記二重化光線路の光路遅延として測定することを特徴とする二重化光線路の光路遅延測定方法。
【請求項２】
前記相互相関関数ζ(τ)の算出に際して、前記ζ(τi)＝1となるτiの正もしくは負の符号から前記本線路に対する前記副線路の遅延の進み／遅れを判別することを特徴とする請求項１記載の二重化光線路の光路遅延測定方法。
【請求項３】
伝送装置間を結ぶ光ファイバによる本線路に対して光ファイバによる副線路の両端部を第１及び第２の光カプラにより結合して構成される二重化光線路について、光路遅延τiを判別する光路遅延測定方法であって、
時間tの関数である第１の波長λ1の周期的パルス光信号を生成して前記副線路へ送出し、
前記副線路を通過して前記第２の光カプラから前記本線路へ送出される周期的パルス光信号を第１の波長λ1の反射フィルタにて反射させ、
前記反射された周期的パルス光信号を前記第２の光カプラにて二分岐して前記本線路及び副線路に入射し、
前記副線路にて前記反射された周期的パルス光信号を第１の波長λ1から当該波長とは異なる第２の波長λ2へ波長変換し、
前記第２の波長λ2に変換された周期的パルス光信号を、前記本線路を通過する前記反射された第１の波長λ1の周期的パルス光信号と第１の光カプラで合波し、
前記合波された周期的パルス光信号を、波長分割光カプラで第１の波長λ1と第２の波長λ2それぞれの周期的パルス光信号に分波し、
前記分波された第１の波長λ1の周期的パルス光信号から第１の光電流を検出し、
前記分波された第２の波長λ2の周期的パルス光信号から第２の光電流を検出し、
前記第１及び第２の光電流それぞれの周期的パルス電気信号の時間進みに比例したパルス信号を生成して直流成分を抽出し、
前記第１及び第２の光電流それぞれの周期的パルス電気信号の時間遅れに比例したパルス信号を生成して直流成分を抽出し、
前記２つの直流成分の大きさから前記二重化光線路の光路遅延を測定することを特徴とする二重化光線路の光路遅延測定方法。
【請求項４】
前記第１及び第２の光電流の周期的パルス電気信号の時間進みに比例したパルス信号と、前記第１及び第２の光電流の周期的パルス電気信号の時間遅れに比例したパルス信号のパルス出力の有無により、前記本線路に対する前記副線路の遅延の進み／遅れを判別することを特徴とする請求項３記載の二重化光線路の光路遅延測定方法。
【請求項５】
伝送装置間を結ぶ光ファイバによる本線路に対して光ファイバによる副線路の両端部を第１及び第２の光カプラにより結合して構成される二重化光線路について、光路遅延τiを判別する光路遅延測定装置であって、
時間tの関数である第１の波長λ1のランダムパルス光信号を生成する光信号生成手段と、
前記ランダムパルス光信号を前記副線路に入射する光信号入射手段と、
前記副線路に入射され、前記第２の光カプラから前記本線路に送出される第１の波長λ1のランダムパルス光信号を反射して前記第２の光カプラに入射する反射フィルタと、
前記反射フィルタで反射され、前記第２の光カプラにて二分岐されて前記副線路に入射されたランダムパルス光信号を第１の波長λ1から当該波長とは異なる第２の波長λ2へ波長変換する波長変換手段と、
前記第２の波長λ2に変換されたランダムパルス光信号が、前記本線路を通過する前記反射された第１の波長λ1のランダムパルス光信号と前記第１の光カプラで合波されたランダムパルス光信号を、第１の波長λ1と第２の波長λ2それぞれのランダムパルス光信号に分波する波長分割光カプラと、
前記分波された第１の波長λ1のランダムパルス光信号の光電流f(t)を検出する第１の光電流検出手段と、
前記分波された第２の波長λ2のランダムパルス光信号の光電流g(t)を検出する第２の光電流検出手段と、
前記第１及び第２の光電流f(t) ，g(t)をそれぞれ規格化した後、遅延τを関数とした次式の相互相関関数ζ(τ)を算出し、
ζ(τ)＝∫f(t)g(t-τ)dt
ζ(τi)＝1となるτiを前記二重化光線路の光路遅延として測定する測定手段と
を具備することを特徴とする二重化光線路の光路遅延測定装置。
【請求項６】
前記測定手段は、前記相互相関関数ζ(τ)の算出に際して、前記ζ(τi)＝1となるτiの正もしくは負の符号から前記本線路に対する前記副線路の遅延の進み／遅れを判別することを特徴とする請求項５記載の二重化光線路の光路遅延測定装置。
【請求項７】
伝送装置間を結ぶ光ファイバによる本線路に対して光ファイバによる副線路の両端部を第１及び第２の光カプラにより結合して構成される二重化光線路について、光路遅延τiを判別する光路遅延測定装置であって、
前記時間tの関数である第１の波長λ1の周期的パルス光信号を生成する光信号生成手段と、
前記周期的パルス光信号を前記副線路へ入射する光信号入射手段と、
前記副線路に入射され、前記第２の光カプラから前記本線路に送出される第１の波長λ1の周期的パルス光信号を反射して前記第２の光カプラに入射する反射フィルタと、
前記反射フィルタで反射され、前記第２の光カプラにて二分岐されて前記副線路に入射された周期的パルス光信号を第１の波長λ1から当該波長とは異なる第２の波長λ2へ波長変換する波長変換手段と、
前記第２の波長λ2に変換された周期的パルス光信号が、前記本線路を通過する前記反射された第１の波長λ1の周期的パルス光信号と前記第１の光カプラで合波された周期的パルス光信号を、第１の波長λ1と第２の波長λ2それぞれの周期的パルス光信号に分波する波長分割光カプラと、
前記分波された第１の波長λ1の周期的パルス光信号の光電流f(t)を検出する第１の光電流検出手段と、
前記分波された第２の波長λ2の周期的パルス光信号の光電流g(t)を検出する第２の光電流検出手段と、
前記第１及び第２の光電流それぞれの周期的パルス電気信号の時間進みに比例したパルス信号を生成して直流成分を抽出し、前記第１及び第２の光電流それぞれの周期的パルス電気信号の時間遅れに比例したパルス信号を生成して直流成分を抽出し、前記時間進み直流成分、時間遅れ直流成分それぞれの大きさから前記二重化光線路の光路遅延を測定する測定手段と
を具備することを特徴とする二重化光線路の光路遅延測定装置。
【請求項８】
前記測定手段は、前記第１及び第２の光電流の周期的パルス電気信号の時間進みに比例したパルス信号と、前記第１及び第２の光電流の周期的パルス電気信号の時間遅れに比例したパルス信号のパルス出力の有無により、前記本線路に対する前記副線路の遅延の進み／遅れを判別することを特徴とする請求項７記載の二重化光線路の光路遅延測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支障移転工事等における光線路切替時の一時的な迂回路を構成するために二重化された光線路の光路遅延測定技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信網の支障移転工事等において、通信サービスを維持しながら、現用回線から移転先回線にサービス移転させることを可能とするサービス無瞬断切替技術が開発されている（例えば、非特許文献１参照）。この切替技術で利用される従来の二重化光線路の光路長差検出方法では、二重化区間をはさむ上部側と下部側に一対（２箇所）の光入出力ポートを用意したうえで、一方の入力ポートから同一波長の試験信号光を入力し、もう一方の出力ポートから合波された試験信号光のみを取り出して、光のビート周波数を利用して光路長差を検出するようにしている。
【０００３】
ところで、この方法では、現用線路において、二重化区間の上部側では、光入出力ポートとして交換局内の光カプラなどを流用できるが、下部側に光入出力ポートを取り付けることは容易なことではないため、実現性に乏しい。また、光路長の差分（絶対値）検出に留まり、現用線路と迂回線路の相対的な長短の判別ができない、光路長差の検出に光ビート周波数を利用するため、光路長調整に電気遅延器が使えないなどの問題があった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】東、他：光アクセス媒体切り替え方式の基礎検討−サービス無瞬断光媒体切り替えシステム−，信学技法OFT2008-52, pp.27-31, 2008.
【非特許文献２】可変電気遅延器を用いた光線路無瞬断切替システムの基本検討，信学技法OFT2012-46，pp.23-26,2012.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のように、従来の二重化光線路の光路長差検出方法では、下部側に光入出力ポートを取り付けることは容易なことではないため、実現性に乏しい、光路長の差分（絶対値）検出に留まり、現用線路と迂回線路の相対的な長短の判別ができない、光路長差の検出に光ビート周波数を利用するため、光路長調整に電気遅延器が使えないなどの問題があった。
そこで、本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、本線路（現用光線路）に対する副線路（迂回光線路）の正確な光路遅延の把握及び長短判別を光線路の一方端側から測定することのできる二重化光線路の光路遅延測定方法とその測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明に係る二重化光線路の光路遅延測定方法は、以下の態様で構成される。  
（１）伝送装置間を結ぶ光ファイバによる本線路に対して光ファイバによる副線路の両端部を第１及び第２の光カプラにより結合して構成される二重化光線路について、光路遅延τiを判別する光路遅延測定方法であって、時間tの関数である第１の波長λ1のランダムパルス光信号を生成して前記副線路へ送出し、前記副線路を通過して前記第２の光カプラから前記本線路へ送出されるランダムパルス光信号を前記第１の波長λ1の光を反射する反射フィルタにて反射させ、前記反射されたランダムパルス光信号を前記第２の光カプラにて二分岐して前記本線路及び副線路に入射し、前記副線路にて前記反射されたランダムパルス光信号を第１の波長λ1から当該波長とは異なる第２の波長λ2へ波長変換し、前記第２の波長λ2に変換されたランダムパルス光信号を、前記本線路を通過する前記反射された第１の波長λ1のランダムパルス光信号と前記第１の光カプラで合波し、前記合波されたランダムパルス光信号を、波長分割光カプラで第１の波長λ1と第２の波長λ2それぞれのランダムパルス光信号に分波し、前記分波された第１の波長λ1のランダムパルス光信号の光電流f(t)を検出し、前記分波された第２の波長λ2のランダムパルス光信号の光電流g(t)を検出し、前記光電流f(t) ，g(t) を規格化した後、遅延τを関数とした次式の相互相関関数ζ(τ)を算出し、  
ζ(τ)＝∫f(t)g(t-τ)dt  
ζ(τi)＝1となるτiを前記二重化光線路の光路遅延として測定する態様とする。
【０００７】
（２）（１）において、前記相互相関関数ζ(τ)の算出に際して、前記ζ(τi)＝1となるτiの正もしくは負の符号から前記本線路に対する前記副線路の遅延の進み／遅れを判別する態様とする。
（３）伝送装置間を結ぶ光ファイバによる本線路に対して光ファイバによる副線路の両端部を第１及び第２の光カプラにより結合して構成される二重化光線路について、光路遅延τiを判別する光路遅延測定方法であって、時間tの関数である第１の波長λ1の周期的パルス光信号を生成して前記副線路へ送出し、前記副線路を通過して前記第２の光カプラから前記本線路へ送出される周期的パルス光信号を第１の波長λ1の反射フィルタにて反射させ、前記反射された周期的パルス光信号を前記第２の光カプラにて二分岐して前記本線路及び副線路に入射し、前記副線路にて前記反射された周期的パルス光信号を第１の波長λ1から当該波長とは異なる第２の波長λ2へ波長変換し、前記第２の波長λ2に変換された周期的パルス光信号を、前記本線路を通過する前記反射された第１の波長λ1の周期的パルス光信号と第１の光カプラで合波し、前記合波された周期的パルス光信号を、波長分割光カプラで第１の波長λ1と第２の波長λ2それぞれの周期的パルス光信号に分波し、前記分波された第１の波長λ1の周期的パルス光信号から第１の光電流を検出し、前記分波された第２の波長λ2の周期的パルス光信号から第２の光電流を検出し、前記第１及び第２の光電流それぞれの周期的パルス電気信号の時間進みに比例したパルス信号を生成して直流成分を抽出し、前記第１及び第２の光電流それぞれの周期的パルス電気信号の時間遅れに比例したパルス信号を生成して直流成分を抽出し、前記２つの直流成分の大きさから前記二重化光線路の光路遅延を測定する態様とする。
【０００８】
（４）（３）において、前記第１及び第２の光電流の周期的パルス電気信号の時間進みに比例したパルス信号と、前記第１及び第２の光電流の周期的パルス電気信号の時間遅れに比例したパルス信号のパルス出力の有無により、前記本線路に対する前記副線路の遅延の進み／遅れを判別する態様とする。
【０００９】
また、本発明に係る二重化光線路の光路遅延測定装置は、以下の態様で構成される。  
（５）伝送装置間を結ぶ光ファイバによる本線路に対して光ファイバによる副線路の両端部を第１及び第２の光カプラにより結合して構成される二重化光線路について、光路遅延τiを判別する光路遅延測定装置であって、時間tの関数である第１の波長λ1のランダムパルス光信号を生成する光信号生成手段と、前記ランダムパルス光信号を前記副線路に入射する光信号入射手段と、前記副線路に入射され、前記第２の光カプラから前記本線路に送出される第１の波長λ1のランダムパルス光信号を反射して前記第２の光カプラに入射する反射フィルタと、前記反射フィルタで反射され、前記第２の光カプラにて二分岐されて前記副線路に入射されたランダムパルス光信号を第１の波長λ1から当該波長とは異なる第２の波長λ2へ波長変換する波長変換手段と、前記第２の波長λ2に変換されたランダムパルス光信号が、前記本線路を通過する前記反射された第１の波長λ1のランダムパルス光信号と前記第１の光カプラで合波されたランダムパルス光信号を、第１の波長λ1と第２の波長λ2それぞれのランダムパルス光信号に分波する波長分割光カプラと、前記分波された第１の波長λ1のランダムパルス光信号の光電流f(t)を検出する第１の光電流検出手段と、前記分波された第２の波長λ2のランダムパルス光信号の光電流g(t)を検出する第２の光電流検出手段と、前記第１及び第２の光電流f(t) ，g(t)をそれぞれ規格化した後、遅延τを関数とした次式の相互相関関数ζ(τ)を算出し、  
ζ(τ)＝∫f(t)g(t-τ)dt  
ζ(τi)＝1となるτiを前記二重化光線路の光路遅延として測定する測定手段とを具備する態様とする。
【００１０】
（６）（５）において、前記測定手段は、前記相互相関関数ζ(τ)の算出に際して、前記ζ(τi)＝1となるτiの正もしくは負の符号から前記本線路に対する前記副線路の遅延の進み／遅れを判別する態様とする。
（７）伝送装置間を結ぶ光ファイバによる本線路に対して光ファイバによる副線路の両端部を第１及び第２の光カプラにより結合して構成される二重化光線路について、光路遅延τiを判別する光路遅延測定装置であって、前記時間tの関数である第１の波長λ1の周期的パルス光信号を生成する光信号生成手段と、前記周期的パルス光信号を前記副線路へ入射する光信号入射手段と、前記副線路に入射され、前記第２の光カプラから前記本線路に送出される第１の波長λ1の周期的パルス光信号を反射して前記第２の光カプラに入射する反射フィルタと、前記反射フィルタで反射され、前記第２の光カプラにて二分岐されて前記副線路に入射された周期的パルス光信号を第１の波長λ1から当該波長とは異なる第２の波長λ2へ波長変換する波長変換手段と、前記第２の波長λ2に変換された周期的パルス光信号が、前記本線路を通過する前記反射された第１の波長λ1の周期的パルス光信号と前記第１の光カプラで合波された周期的パルス光信号を、第１の波長λ1と第２の波長λ2それぞれの周期的パルス光信号に分波する波長分割光カプラと、前記分波された第１の波長λ1の周期的パルス光信号の光電流f(t)を検出する第１の光電流検出手段と、前記分波された第２の波長λ2の周期的パルス光信号の光電流g(t)を検出する第２の光電流検出手段と、前記第１及び第２の光電流それぞれの周期的パルス電気信号の時間進みに比例したパルス信号を生成して直流成分を抽出し、前記第１及び第２の光電流それぞれの周期的パルス電気信号の時間遅れに比例したパルス信号を生成して直流成分を抽出し、前記時間進み直流成分、時間遅れ直流成分それぞれの大きさから前記二重化光線路の光路遅延を測定する測定手段とを具備する態様とする。
【００１１】
（８）（７）において、前記測定手段は、前記第１及び第２の光電流の周期的パルス電気信号の時間進みに比例したパルス信号と、前記第１及び第２の光電流の周期的パルス電気信号の時間遅れに比例したパルス信号のパルス出力の有無により、前記本線路に対する前記副線路の遅延の進み／遅れを判別する態様とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、光線路の一方端側から信号光を入射し、他方端側に設置されている反射フィルタにて反射した信号を観測することで一方端側の入出力ポートで測定が可能であり、本線路（現用光線路）及び副線路（迂回光線路）にそれぞれ異なる波長を付与することで、本線路（現用光線路）に対する副線路（迂回光線路）の長短の判別が可能であり、汎用的な部品にて数psの高精度な遅延分解能を達成することが可能である。
【００１３】
したがって、本発明によれば、本線路（現用光線路）に対する副線路（迂回光線路）の正確な光路遅延の把握及び長短判別を光線路の一方端側から測定することのできる二重化光線路の光路遅延測定方法とその測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る第１の実施形態である、二重化光線路とその光路遅延測定装置の構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態の信号解析を説明するための波形図及び特性図。
【図３】本発明に係る第２の実施形態である、二重化光線路とその光路遅延測定装置の構成を示すブロック図。
【図４】第２の実施形態の位相検出器の具体的な構成を示すブロック図。
【図５】図４に示す位相検出器の入出力関係を示す波形図。
【図６】図４に示す位相検出器のＵ／Ｄポートから出力された周期的パルス信号のＤＣ成分と光路遅延との関係を示す特性図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。  
（第１の実施形態）  
図１は、本発明に係る第１の実施形態である、二重化光線路とその光路遅延測定装置の構成を示すブロック図である。図１において、１１は伝送装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）、１２は伝送装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）、１３，１４は光カプラ、１５は任意波形信号発生器、１６，１１２は電気−光変換器、１１０，１１３，１１６は光−電気変換器、１７は波長分割多重方式（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）光カプラ、１８は現用光線路、１９は迂回光線路、１１１は電気遅延器、１１４，１１７はＡ／Ｄ変換器、１１５は信号処理及び結果表示部、１１８は反射フィルタ、１１９は光サーキュレータである。
【００１６】
伝送装置（ＯＬＴ）１１と伝送装置（ＯＮＵ）１２の間は現用光線路１８で結ばれており、データ信号が送受信されている。迂回光線路１９は一対の光カプラ１３，１４を用いて現用光線路１８の両端に結合される。迂回光線路１９は光−電気変換器１１０、電気遅延器１１１、電気−光変換器１１２で構成されており、光−電気変換器１１０にて受光した信号を電気信号に変換し、当該電気遅延器１１０において信号の遅延を制御し、電気−光変換器１１２にて再度光信号に変換し出射する。この迂回光線路１９の構成によれば、例えば非特許文献２で照会しているように、MICREL社の半導体ディレイラインを用いることで10 psの分解能で信号の遅延を制御することができる。
【００１７】
尚、本実施形態では、迂回光線路１９は伝送装置（ＯＮＵ）１２からのデータ信号のみ伝送装置（ＯＬＴ）１１へ通すものとする。伝送装置（ＯＬＴ）１１と伝送装置（ＯＮＵ）１２との間でデータ信号を相互に送受信する場合は、伝送装置（ＯＬＴ）１１から伝送装置（ＯＮＵ）１２へデータ信号を通す迂回光線路１９と同じ迂回光線路を別個に用意する。
【００１８】
以下に、現用光線路１８と迂回光線路１９の光路遅延を計測する方法を説明する。  
任意波形信号発生器１５を用いて任意のランダムパルス電気信号を生成し、電気−光変換器１６にて波長λ1のランダムパルス光信号に変換し、光サーキュレータ１１９へ出力する。ここで、任意のランダムパルス電気信号の最小パルス幅は光−電気変換器１１０，１１３，１１６、電気−光変換器１１２，１６及びＡ／Ｄ変換器１１４，１１７の性能によって決定される。例えば、光−電気変換器、電気-光変換器に100 Mbps対応のトランシーバを用いた場合の最小パルス幅は8 nsとなる。
【００１９】
上記光サーキュレータ１１９に入射される電気−光変換器１６からのランダムパルス光信号は、光カプラ１４に送出されて現用光線路１８に入射され、反射フィルタ１１８にて反射される。反射された当該ランダムパルス光信号は光カプラ１４にて二分岐され、それぞれ現用光線路１８及び迂回光線路１９に入射される。
【００２０】
迂回光線路１９に入射されたランダムパルス光信号は、光サーキュレータ１１９によって光−電気変換器１１０に出力され、ここでランダムパルス電気信号に変換される。このランダムパルス電気信号は、電気遅延器１１１にて遅延制御された後、電気−光変換器１１２にて波長λ2のランダムパルス光信号に変換される。
【００２１】
一方、現用光線路１８を通ったランダムパルス光信号は、光カプラ１３にて迂回光線路１９を通った波長λ2のランダムパルス光信号と合波される。当該合波したランダムパルス光信号はＷＤＭカプラ１７にて波長λ1とλ2のランダムパルス光信号に分波され、各々光−電気変換器１１３，１１６にてランダムパルス電気信号に変換された後、Ａ／Ｄ変換器１１４，１１７でサンプリングされる。サンプリングされたランダムパルス電気信号は信号処理及び結果表示部１１５にて信号解析され、現用光線路１８と迂回光線路１９の光路遅延が測定される。
【００２２】
図２を用いて信号解析について説明する。光−電気変換器１１３で光電変換された波長λ1のランダムパルス電気信号から求まる光電流をf(t) とし（図２（ａ））、光−電気変換器１１６で光電変換された波長λ2のランダムパルス電気信号から求まる光電流をg(t) とする（図２（ｂ））。g(t) 及びf(t) は信号処理にてパルスの光強度が"1"と"-1"に規格化される。g(t) はf(t) に対して、現用光線路と迂回光線路の光路長差及び光−電気変換器１１０、電気−光変換器１１２に含まれる固有の遅延、電気遅延器１１１によって制御される遅延による光路遅延によって遅延τiが生じる。ここで、二つの実信号g(t) とf(t) の相互相関関数ζ(τ) を次のように定義する。
【００２３】
【数１】
2014163746.tif 000003
ここで、g(t-τ) はランダムパルス電気信号g(t)を時間τ秒だけ遅らせたものである。したがって、ζ(τ) は時間τ秒だけ遅らせたg(t) とf(t) の類似性（相関）を表示するものである。T は十分なパルス信号を含む時間である。
【００２４】
遅延τと相互相関関数ζ(τ) の関係を示したグラフを図２（ｃ）に示す。τ＞τiもしくはτ＜τiの場合、g(t) とf(t) は互いに時間軸上で重ならないので、相関は"1未満"である。τ＝τiの時、g(t) とf(t) の波形は一致し、相関は"1"となる。したがって、ζ(τi)＝1を示す遅延がg(t) とf(t) の光路遅延τiに相当することがわかる。また、当該光路遅延τiの符号によってf(t) に対するg(t) の時間進み／遅れを判定することができる。
【００２５】
次に、光路遅延τの分解能について述べる。分解能は利用するＡ／Ｄ変換器の時間分解能にて決定される。例えば、40 Gs/sのサンプリングレートにてＡ／Ｄ変換器を利用した場合、分解能は25 psとなる。ここで、10000点をサンプリングし、半分の5000点を中心とすると、中心から±125 nsの範囲内で時間進み／遅れの判別が可能である。但し、実際には、平均化を行うために10000点より大きい点数をサンプリングする必要がある。すなわち、当該時間進み／遅れを光ファイバの長さとして換算した場合、±25 mの光路長の間で長短判別が可能となる。
【００２６】
さらに長い時間の時間進み／遅れを判定する場合には、サンプリング点数を増やす、もしくはローレートでサンプリングを行い（低分解能）、T の時間を大きくすればよい。
当該第１の実施形態によれば、Ａ／Ｄ変換器のサンプリングレートの逆数の時間分解能で遅延を測定することができ、時間進み／遅れの判別も可能である。
【００２７】
（第２の実施形態）
Ａ／Ｄ変換器の価格は、一般的に高サンプリングレートになるほど高価になる。このコスト増を回避するため、汎用的なＡ／Ｄ変換器で高分解能に遅延を測定する方法を第２の実施形態に示す。
図３は本発明の第２の実施形態である、二重化光伝送路とその光路遅延測定装置の構成を示すブロック図である。図３において、図１と同一部分には同一符号を付して示し、ここではその説明を省略する。  
図３において、１１Ａは位相検出器、１１Ｂ，１１Ｃはローパスフィルタである。本実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、任意波形信号変換器１５及び電気−光変換器１６で生成される光信号が周期的パルス光信号であり、光カプラ１３にて迂回光線路１９を通った波長λ2の周期的パルス光信号と合波された後、ＷＤＭカプラ４７にて波長λ1とλ2の周期的パルス光信号に分波され、各々光−電気変換器１１３，１１６にて周期的パルス電気信号に変換された後、それぞれ位相検出器１１ＡのＲポート及びＳポートへ入力される。詳細は次の段落で説明するが、位相検出器１１Ａでは現用光線路１８に対する迂回光線路１９の光路遅延及び遅延進み／遅れによりＵポートもしくはＤポートから周期的パルス信号が出力される。当該周期的パルス信号はローパスフィルタ１１Ｂまたは１１Ｃに入力され、ここでＤＣ成分（直流成分）を抽出される。抽出されたＤＣ成分はＡ／Ｄ変換器１１４及び１１７でサンプリングされ、信号処理及び結果表示部４１５にて簡単な信号解析から、現用光線路１８と迂回光線路１９の光路遅延が測定される。
【００２８】
次に、前記位相検出器１１Ａの具体的な構成と動作について、図４から図６を参照して説明する。  
当該位相検出器１１Ａは、具体的には図４に示すように２つのＲＳ型フリップフロップ回路とＡＮＤ回路を用いた回路を基に構成されている。当該位相検出器１１Ａのタイミングチャートを図５に示す。
【００２９】
位相検出器１１Ａにおいて、図５（ａ）に示すように、Ｒポートに入力された波長λ1の周期的パルス信号に対してＳポートに入力された波長λ2の周期的パルス信号に"1"パルス幅以内の光路遅延（時間遅れ）が生じている場合、Ｒポートのパルス幅の立下りからＳポートのパルス幅の立下りまでをパルス幅とした信号がＵポートから出力される。
【００３０】
一方で、図５（ｂ）に示すように、Ｓポートに入力された波長λ2の周期的パルス信号に対してＲポートに入力された波長λ1の周期的パルス信号に"1"パルス幅以内の光路遅延（時間進み）が生じている場合は、Ｓポートのパルス幅の立下りからＲポートのパルス幅の立下りまでをパルス幅とした信号がＤポートから出力される。
【００３１】
Ｕ／Ｄポートから出力された周期的パルス信号のＤＣ成分と光路遅延との関係を図６に示す。ここで、Tsはパルス幅を示す。当該ＤＣ成分は最大値を"1"、最小値を"0"に規格化している。理論的には時間遅れが小さいほど、Ｕポートから出力される周期的パルス信号のパルス幅は小さくなり、ＤＣ成分の強度も低くなる。このとき、Ｄポートからの出力は"0"である。一方で、時間進みが小さいほど、Ｄポートから出力される周期的パルス信号のパルス幅は小さくなり、ＤＣ成分の強度も低くなる。このとき、Ｕポートからの出力は"0"である。したがって、Ｕ／Ｄポートの出力から時間進み／遅れを判別し、ＤＣ成分の強度から光路遅延がわかる。
【００３２】
次に、光路遅延τの分解能について述べる。分解能は利用するＡ／Ｄ変換器の垂直分解能及びパルス幅Tsにて決定される。例えば、8 bitの垂直分解能を有するＡ／Ｄ変換器を利用した場合、1パルス幅を256分割するので、800 psのパルス幅とすると3.125 psの分解能で光路遅延を測定することが可能である。8 bitの垂直分解能は一般的なＡ／Ｄ変換器において満たすことは容易であり、当該分解能は電気遅延器１１１で信号の遅延の制御可能な分解能である10 psよりも小さく、光路遅延を計測するために十分な分解能といえる。
【００３３】
上記第１及び第２の実施形態による二系統光線路の光路遅延測定方法は、従来技術に対して以下の優位性を持つといえる。  
まず、従来法は光線路の上部及び下部に試験パルス光の入出力ポートが必要であるが、現状において下部に試験用の光カプラなどは設置されておらず、新たに入出力ポートを付与する必要ある。これに対して第１及び第２の実施形態は、上部から信号光を入射し、下部に設置されている反射フィルタにて反射した信号を観測することで上部のみの入出力ポートで測定が可能である。
【００３４】
また、従来法は現用光線路及び迂回光線路に同一の波長帯を用いていることから、現用光線路に対する迂回光線路の長短の判別がつかない。これに対して第１及び第２の実施形態では、現用光線路及び迂回光線路にそれぞれ異なる波長を付与しているので、現用光線路に対する迂回光線路の長短の判別が可能である。
【００３５】
尚、上記第１及び第２の実施形態では、任意波形信号変換器１５及び電気−光変換器１６によって生成されるランダムパルス光信号または周期的パルス光信号を光カプラ１４の手前で迂回路光線路１９に入射する構成を説明したが、その入射手段として、ＷＤＭカプラ１７を利用することも可能である。但し、ＷＤＭカプラ１７から入射する場合には、上部及び下部に設置する光カプラ１３，１４について、現用光線路の通信確保のため、実際には分岐比の大きいもの（４：１程度）を適用する必要がある。すなわち、上部及び下部に設置する２つの光カプラ１３，１４を試験光が往復通過する過程で、試験光強度が著しく減衰してしまい、結果として本検出方式の適用領域（伝送路損失の許容範囲）を狭めてしまうことになる。
【００３６】
そこで、第１及び第２の実施形態は、光カプラ１３，１４と試験光発生器（１５，１６）の配置に着目し、この構成を工夫することで試験光強度の減衰を抑制している。具体的には、迂回光線路１９の区間内に光サーキュレータ１９を介して試験光発生手段（１５，１６）を設置し、下部側に試験光を送出する構成にすることで、試験光が通過する光カプラ延べ数を減らし、試験光強度の減衰抑制を実現している。例えば、光カプラ１３，１４の分岐比が2：8である場合、受光する試験光強度を約9dB改善することができる。上記実施形態によれば、交換局内からの試験光送出が可能な条件を維持しつつ、光路長差検出技術の適用領域（伝送路損失の許容範囲）縮小を抑制することが可能となる。
【００３７】
尚、光強度減衰のパラメータは複数あるが、「光カプラ通過に起因する光強度減衰」のみとして理論計算（その他のパラメータは相対的にほぼ同様になる構成が実現できるため、相対評価上無視できる）してみると、以下のような効果が得られる。すなわち、「光パルス発生手段から入射された時点の光パルス強度」に対する「信号処理及び結果表示器１１５に到達した時点の光パルス強度」の割合を求めると、ＷＤＭカプラ１７から入射する構成の場合は２．５６％であるのに対して、上記実施形態の構成の場合、３．２０％と向上する。従って、原理的には、光パルスの到達強度を２５％向上させることができる。
【００３８】
上記実施形態によれば、特に、交換局内に光パルス発生器を配置できるという効果が得られる。まず、上部・下部カプラの間の任意の点に光パルス発生手段（１５，１６）を配置できる。従って、迂回用の新設区間から既設線路区間に合流した点から上部側は、既設の空き心線を利用（接続）し収容交換局までの迂回線路を構成するなどして、交換局内に上部側カプラおよび光パルス発生器を配置することができる。これにより、経済的（現実的）な構成が可能となる。
【００３９】
尚、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成を削除してもよい。さらに、異なる実施形態例に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１１…伝送装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）、
１２…伝送装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）、
１３，１４…光カプラ、
１５…任意波形信号発生器、
１６，１１２…電気−光変換器、
１１０，１１３，１１６…光−電気変換器、
１７…波長分割多重方式（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）光カプラ、
１８…現用光線路、
１９…迂回光線路、
１１１…電気遅延器、
１１４，１１７…Ａ／Ｄ変換器、
１１５…信号処理及び結果表示部、
１１８…反射フィルタ、
１１９…光サーキュレータ、
１１Ａ…位相検出器、
１１Ｂ，１１Ｃ…ローパスフィルタ。
【図１】
2014163746.tif 000004
【図２】
2014163746.tif 000005
【図３】
2014163746.tif 000006
【図４】
2014163746.tif 000007
【図５】
2014163746.tif 000008
【図６】
2014163746.tif 000009