(57)【要約】【課題】構成簡易にして保守性に優れる光伝送システムとその光送信装置および光受信装置を提供すること。【解決手段】無線周波数信号により強度変調された光信号を双方向に伝送する光伝送システムにおいて、子局装置２０から親局装置１０に警報を転送する必要が生じた場合に、アップリンクの光信号を断続的なパルス状にする。すなわち送信側において障害が検出された場合に、光信号の発光／非発光を断続的に繰り返す。受信側では光信号の受光レベルの瞬時値および積分値をモニタし、受光レベルに示されるパルス波形のエッジにより警報の発生を検出する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動通信システムの無線区間通信に使用される無線周波数信号の波形に基づきアナログ変調された光信号を光ファイバに送出する光送信装置と、前記光ファイバを介して前記光信号を受信する光受信装置とを具備する光伝送システムにおいて、
前記光送信装置は、
前記無線周波数信号を電気／光変換して前記光信号を生成しこの光信号を前記光ファイバに送出する発光素子と、
前記光受信装置に通知すべき警報が生じた場合に前記光ファイバに送出される光信号を断続させる断続制御手段とを備え、
前記光受信装置は、
前記光ファイバを介して到来する光信号の受光レベルを検出する検出手段と、
前記受光レベルが断続的である場合に前記光送信装置における前記警報の発生を検知する検知手段とを備えることを特徴とする光伝送システム。
【請求項２】
前記検知手段は、前記受光レベルの時間平均が規定の閾値以下となった場合に前記警報と要因の異なる障害を検知することを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項３】
前記断続制御手段は、
パルス波形を発生させる発振器と、
前記パルス波形に基づいて前記発光素子をオン／オフ駆動する駆動制御手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項４】
前記断続制御手段は、
パルス波形を発生させる発振器と、
前記パルス波形に基づいて前記発光素子の出力光をパルス状に外部変調する外部変調器とを備えることを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項５】
前記検知手段は、
前記受光レベルに示されるパルス波形のエッジによりラッチされラッチの前後において値の異なる第１の２値信号を出力するラッチ手段と、
前記受光レベルを平均化する低域通過フィルタと、
この低域通過フィルタの出力と規定の閾値とを比較してその結果に基づく第２の２値信号を発生出力する比較器とを備えることを特徴とする請求項１に記載の光伝送システム。
【請求項６】
移動通信システムの無線区間通信に使用される無線周波数信号の波形に基づきアナログ変調された光信号を光ファイバに送出する光送信装置において、
前記無線周波数信号を電気／光変換して前記光信号を生成しこの光信号を前記光ファイバに送出する発光素子と、
前記光ファイバを介して接続される光受信装置に通知すべき警報が生じた場合に、前記光ファイバに送出される光信号を断続させる断続制御手段とを具備することを特徴とする光送信装置。
【請求項７】
前記断続制御手段は、
パルス波形を発生させる発振器と、
前記パルス波形に基づいて前記発光素子をオン／オフ駆動する駆動制御手段とを備えることを特徴とする請求項６に記載の光送信装置。
【請求項８】
前記断続制御手段は、
パルス波形を発生させる発振器と、
前記パルス波形に基づいて前記発光素子の出力光をパルス状に外部変調する外部変調器とを備えることを特徴とする請求項６に記載の光送信装置。
【請求項９】
移動通信システムの無線区間通信に使用される無線周波数信号の波形に基づきアナログ変調された光信号を光ファイバを介して受信する光受信装置において、
前記光ファイバを介して到来する光信号の受光レベルを検出する検出手段と、
前記受光レベルが断続的である場合に、前記光ファイバを介して接続される光送信装置における前記警報の発生を検知する検知手段とを備えることを特徴とする光受信装置。
【請求項１０】
前記検知手段は、前記受光レベルの時間平均が規定の閾値以下となった場合に前記警報と要因の異なる障害を検知することを特徴とする請求項９に記載の光受信装置。
【請求項１１】
前記検知手段は、
前記受光レベルに示されるパルス波形のエッジによりラッチされラッチの前後において値の異なる第１の２値信号を出力するラッチ手段と、
前記受光レベルを平均化する低域通過フィルタと、
この低域通過フィルタの出力と規定の閾値とを比較してその結果に基づく第２の２値信号を発生出力する比較器とを備えることを特徴とする請求項９に記載の光受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線信号などのアナログ信号で変調した光信号を光ファイバを介して伝送する光伝送システムと、この光伝送システムに用いられる光送信装置および光受信装置に関する。特に本発明は、ＩＭＴ−２０００などの移動通信システムの無線区間に使用される無線周波数信号により光信号を強度変調して伝送する光伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、アナログの信号をアナログのまま伝送する通信システムが見直されている。なかでも光ファイバを用いた光アナログ伝送システムが注目されており、ＣＡＴＶ（Cable Television）ネットワークや移動通信網における中継システムとして適用されている。特に、携帯電話網に応用されるシステムはＲＯＦ（Radio Over Fiber）システムと称される。
【０００３】
ＲＯＦシステムは、ＩＭＴ−２０００に代表されるＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式、あるいは、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式などの種々の規格に基づく移動通信網への適用が検討されている。ＲＯＦシステムは、無線帯域（例えば２ＧＨｚ帯）のアナログ信号により変調される光信号を伝送することで長距離伝送を実現する。
【０００４】
この種のシステムにおいては、基地局との間でアナログ信号を授受する装置を親局装置と称する。また光ファイバを介して遠隔の不感地帯などに設置され、親局装置との間でアナログ信号を授受する装置を子局装置と称する。親局装置から子局装置への伝送方向をダウンリンクと称し、その逆をアップリンクと称する。
【０００５】
ところで、システム運用の保守性を高めるには、障害が発生した場合にその旨を対向する装置に通知する必要がある。すなわち、子局装置がダウンリンクの伝送路障害や自身の障害を検出した場合には、子局装置はその旨を親局装置にアップリンクで通知する。またその逆の場合においても、障害の発生の旨が親局装置から子局装置にダウンリンクで必要に応じて通知される。このような処理を実現するため種々の手法が提案されている。
【０００６】
伝送信号にパイロット信号を波長多重し、受信側で主信号とパイロット信号との比を取ることで伝送路の状態を検出できるようにした光通信システムが開示されている（例えば特許文献１を参照）。この種の技術を応用すれば、障害の検出された旨を装置間で報知することができる。しかしながらこの方式を実現するにはパイロット信号の多重、分離に係わる光フィルタなどのデバイスが必要になるために装置構成が複雑になり、コストも増加するという不具合が有る。なお特許文献１においてはパイロット信号をＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）ノイズ光と称している。
【０００７】
また、ドープファイバに励起光を合波する光合分波器において監視光信号を合波および分波することにより、光ファイバ増幅器に出力パワー低下を生じさせることなく監視情報を転送できるようにした技術も開示されている（例えば特許文献２を参照）。しかしながらこの文献に記載の技術においても、主信号とは波長の異なる光信号により監視情報を転送するようにしているので、特に中継装置の構成が肥大化することは否めない。
【０００８】
このほか、障害発生時には伝送信号を断とすることで下流側装置に障害の発生を通知するようにしたシステムも有るが、この方式では上流側の装置障害と伝送路障害とを区別することができない。
【特許文献１】特開２００２−２８０９６２号公報
【特許文献２】特開平１１−３１７７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上述べたように既存の光伝送システムには、障害の発生を通知するために光フィルタなどのデバイスを必要とするため、装置構成が複雑になったりコストが増加したりするという不具合が有る。また、装置障害と伝送路障害との区別が難しく、保守性に難があるという不具合も有る。  
本発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、構成簡易にして保守性に優れる光伝送システムとその光送信装置および光受信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明の一態様によれば、移動通信システムの無線区間通信に使用される無線周波数信号の波形に基づきアナログ変調された光信号を光ファイバに送出する光送信装置と、前記光ファイバを介して前記光信号を受信する光受信装置とを具備する光伝送システムにおいて、前記光送信装置は、前記無線周波数信号を電気／光変換して前記光信号を生成しこの光信号を前記光ファイバに送出する発光素子と、前記光受信装置に通知すべき警報が生じた場合に前記光ファイバに送出される光信号を断続させる断続制御手段とを備え、前記光受信装置は、前記光ファイバを介して到来する光信号の受光レベルを検出する検出手段と、前記受光レベルが断続的である場合に前記光送信装置における前記警報の発生を検知する検知手段とを備えることを特徴とする光伝送システムが提供される。
【００１１】
このような手段を講じることにより、光受信装置に通知すべき警報（装置障害など）が生じた場合には、アナログの光信号が断続的にオン／オフされる。これにより、光受信装置においては２つの状態を区別することができる。すなわち光信号が断続的である場合には、例えばパルスエッジを検出するラッチなどにより光信号のオン／オフが検出される。光信号のオフ期間（非発光期間）をオン期間（発光期間）に対して十分に短くすれば、オン／オフによらず光信号の受光電力が一定になるので、伝送路の断が検知されることを防止できる。すなわち、光送信装置における警報のみを光受信装置に通知することが可能になる。
【００１２】
しかも、光信号のオン／オフは例えば発光素子の駆動電流をパルス状に断続することで足りるので、複雑な回路を要しない。しかも、警報を通知するためのパイロット信号なども必要としない。これにより、構成簡易にして装置障害と伝送路障害とを明確に区別でき、保守運用性を向上させることが可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、構成簡易にして保守性に優れる光伝送システムとその光送信装置および光受信装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明に係わる光伝送システムの実施の形態を示すシステム図である。図１のシステムは、例えば携帯電話網などの移動通信システムを補助するために設けられ、基地局４０の展開するサービスエリアを光ファイバ３を用いて拡大するものである。この種のシステムはＲＯＦ（Radio Over Fiber）システムと称して知られている。この種の光アナログ伝送システムにおいては、光ファイバは、ネットワークベンダ（システム提供者など）からユーザ（通信事業者など）に規定の料金で貸し出される。ユーザは光ファイバに支線ファイバを接続して独自のネットワークを構築する。光ファイバは、融着、あるいはコネクタなどの光部品による接合により互いに接続される。
【００１５】
図１において、基地局４０は同軸ケーブルＣを介して親局装置１０に接続される。親局装置１０は、基地局４０から送信される無線周波数信号の一部を同軸ケーブルＣを介して取得する。親局装置１０は光ファイバ３を介して子局装置２０に接続される。なお親局装置１０と子局装置２０との間に光中継装置５０を設けても良い。無線周波数信号は、移動通信システムの無線区間通信に使用される帯域を有し、例えばスペクトラム拡散変調方式の一つであるＣＤＭ（Code Division Multiplex）などの方式に基づいて変調される。その波形パターンは時間とともに不規則に変化する。
【００１６】
基地局４０および移動局Ｔ１，Ｔ２は、例えばＩＭＴ−２０００に基づく移動通信システムに属する。基地局４０は例えば見晴らしの良いビル（ビル１００）の屋上などに設置されて無線ゾーンを展開する。無線ゾーン内に在圏する移動局Ｔ１は、このシステムに割り当てられたキャリア帯域の無線チャネルを介して基地局４０に接続される。
【００１７】
ビル１００の傍に高層ビル（ビル２００）が建設されたとすると、その直下などにおいては基地局４０からの無線周波数信号が届かず、不感地帯が形成されることがある。そこで子局装置２０を設け、光ファイバ３を介して基地局４０と子局装置２０との間に情報通信路を開設することにより不感地帯を解消することができる。このほか子局装置２０は、ビルの中などにも設置され、不感地帯の解消に役立てられる。
【００１８】
図２は、図１の親局装置１０および子局装置２０の実施の形態を示す機能ブロック図である。図２において親局装置１０は、送信部１０Ａと光受信装置１０Ｂとを備える。同様に子局装置２０は受信部２０Ａと光送信装置２０Ｂとを備える。  
入力端子１１から親局装置１０に導入された無線周波数信号（ＲＦ ＩＮ）は送信部１０ＡのＬＤ（Laser Diode）モジュール１３において電気／光変換され、これにより強度変調（Amplitude Modulation：ＡＭ）されたアナログ光信号が生成される。この光信号は光ファイバ３を介してダウンリンクで子局装置２０に伝送され、受信部２０Ａに入射される。この光信号はＰＤ（Photo Diode）モジュール２４により光／電気変換され、無線周波数信号が再生される。この無線周波数信号は出力端子２２から出力される。
【００１９】
アップリンクの伝送は、光送信装置２０Ｂおよび光受信装置１０Ｂにより実現される。ダウンリンクと同様に、アップリンクにおいても、入力端子２１から子局装置２０に導入された無線周波数信号はＬＤモジュール２３において電気／光変換され、光信号が生成される。この光信号は光ファイバ３を介してアップリンクで親局装置１０に伝送され、ＰＤモジュール１４により光／電気変換されて無線周波数信号が再生される。この無線周波数信号は出力端子１２から出力される。
【００２０】
ところで、光送信装置２０Ｂは、ＬＤ駆動部（ＬＤ ＳＤ）２５とマルチバイブレータ２６とを備える。ＬＤ駆動部２５は、ＬＤモジュール２３の発光素子２３ａに駆動電流を与えて発光駆動させる。駆動電流は一定のバイアス電流に無線周波数信号に加算した電流である。マルチバイブレータ２６は、警報信号が与えられた場合にパルス発振してパルス波形を発生させる。このパルス波形はＬＤ駆動部２５に与えられる。
【００２１】
パルス波形が与えられるとＬＤ駆動部２５は、発光素子２３ａのバイアス電流をパルス波形に基づいて断続的にオン／オフする。これにより発光素子２３ａはオン／オフ駆動され、光信号を断続的に出力する。なお警報信号は、子局装置２０から親局装置１０に伝達すべき警報（子局装置２０の装置障害、または子局装置２０において検出されたダウンリンクの伝送路障害など）が生じた場合に、子局装置２０に備わる障害モニタ（図示せず）により発生される。
【００２２】
一方、光受信装置１０Ｂは警報検出回路１５を備える。警報検出回路１５は光ファイバ３を介してアップリンクで到来した光信号の受光レベルの状態に基づいて異なる２つの警報を検出する。すなわち警報検出回路１５は、到来した光信号の受光レベルが断続的である場合に、光送信装置２０Ｂにおける警報の発生を検知する。また受光レベルの時間平均が既定の閾値以下となった場合にはアップリンク用の光ファイバ３の断を検出する。
【００２３】
図３は、図２の警報検出回路１５の実施の形態を示す機能ブロック図である。図３において、アップリンクの光信号は入射端１４ｂから受光素子１４ａに入射される。この光信号は光／電気変換ののち図２の出力端子１２から出力されるとともに、その受光レベルが図３の電流電圧変換器（ＩＶ）４により電圧値に変換される。この受光レベルは２系統に分岐され、一方はコンパレータ７に、他方はローパスフィルタ（ＬＰＦ）５を介してコンパレータ６に入力される。
【００２４】
コンパレータ７は、光信号の受光レベルと既定値とを比較し、その結果をトリガ回路（ＴＲＩＧ）８に与える。トリガ回路８は、コンパレータ７の出力に示されるパルス波形のエッジによりラッチされ、ラッチの前後において値の異なる２値信号を出力端子３０から出力する（出力２）。すなわちトリガ回路８は受光レベルの短期的な変化点を検出し、変化が生じた場合にはその出力レベルを一定期間にわたり保持する。
【００２５】
ローパスフィルタ５は受光レベルを積分（平均化）し、受光レベルの時間平均値をコンパレータ６に入力する。コンパレータ６はローパスフィルタ５の出力と規定の閾値とを比較し、その結果に基づく２値信号を出力端子２から出力する（出力１）。このうち出力２が、警報信号に相当する。次に上記構成における作用を説明する。
【００２６】
図４は、図２の子局装置２０において警報が発生した場合の動作を説明するための波形図である。図４において警報が発生すると、警報信号がＬ（Low）からＨ（High）へと変化することによりマルチバイブレータ２６が起動され、パルス波形（ＯＳＣ出力）が発生される。このパルス波形は発光素子２３ａの駆動電流に重畳され、光信号は比発光期間が断続的に生じるパルス状となる。なおマルチバイブレータ２６の特性を予め適切に設定し、比発光期間に比べて発光期間が充分に長くなるようにする。
【００２７】
このパルス状の光信号が親局装置１０に達すると、警報検出回路１５により光信号の変化点（例えば立下りエッジ）が検出され、出力２が“Ｈ”レベルに変化する。これにより子局装置２０で警報が発生したことが親局装置１０において検出される。すなわち警報信号が子局装置２０から親局装置１０に伝達される。なおこの状態において、警報検出回路１５の出力１の状態は“Ｌ”レベル（非検出）に保持される。
【００２８】
図５は、図２および図３の警報検出回路１５の動作を説明するための波形図である。図５において受光素子１４ａの受光レベル（ＰＤ電流）はパルス状であるので、電流電圧変換器４からパルス状の電圧が出力される。コンパレータ７は、このパルス状の電圧の状態を既定の閾値（図中１点鎖線）に基づいて識別する。トリガ回路８はパルス電圧の変化点（例えば立下りエッジ）を検出すると出力２を“Ｈ”レベルに保持し、子局装置２０で警報が生じたことを検出する。
【００２９】
一方、ローパスフィルタ５によりパルス電圧が積分され、パルス電圧の時間平均が出力される（ＬＰＦ出力）。ＬＰＦ出力はコンパレータ６により閾値に基づいて識別される。図５においてはＬＰＦ出力が閾値を横切っていないので、出力１の状態は“Ｌ”レベル（光入力低下無し）に保持される。逆に、ＬＰＦ出力が閾値を横切った場合には受光素子１４ａの受光レベルが過度に低下したことになる。このことはコンパレータ６により検出され、出力１の状態が“Ｈ”レベルとなってアップリンクの光ファイバ３に障害が発生した旨の警報が示される。このように出力１の状態は、光ファイバ３の正常／断の各状態を反映する。なおコンパレータ６およびコンパレータ７において用いられる閾値はそれぞれ異なっていても良い。
【００３０】
図６は、比較のため既存の光伝送システムの一例を示す機能ブロック図である。図６において子局装置２０は合成器２７を備え、親局装置１０は分離器１６を備える。警報信号は合成器２７において無線周波数信号と周波数合成されたのち電気／光変換されて親局装置１０に達する。親局装置１０は分離器１６により無線周波数信号と警報信号と分離する。このように、警報信号をパイロット信号として無線周波数信号に重畳することにより、警報信号がアップリンクで転送される。すなわちパイロット信号の有無により警報の有無が伝達される。しかしながらこのような構成では、フィルタなどのデバイスを必要とするために装置構成が複雑になる。
【００３１】
図７は、比較のため既存の光伝送システムの他の例を示す機能ブロック図である。図７においては警報信号が発生するとＬＤ駆動部２５を停止し、電流供給を停止することにより強制的に発光素子２３ａを駆動停止するようにする。そうするとアップリンクでの光信号が無くなり、警報検出回路１５によりその旨が検知されて警報信号が出力される。しかしながらこのような構成では光ファイバ３の異常と、子局装置２０における警報の発生との区別ができない。
【００３２】
これに対し本実施形態では、無線周波数信号により強度変調された光信号を双方向に伝送する光伝送システムにおいて、子局装置２０から親局装置１０に警報を転送する必要が生じた場合に、アップリンクの光信号を断続的なパルス状にするようにしている。すなわち送信側において障害が検出された場合に、光信号の発光／非発光を断続的に繰り返すようにする。受信側では光信号の受光レベルの瞬時値および積分値をモニタし、受光レベルに示されるパルス波形のエッジにより警報の発生を検出するようにしている。
【００３３】
このようにしたので、受光レベルの瞬時値をモニタすることにより子局装置２０における警報の発生を検知できる。さらに、受光レベル積分値をモニタすることにより光ファイバ３における障害の有無を検知できる。このように、装置障害と伝送路障害とを確実に区別して検知することが可能になるので、システムの運用保守性を向上させることができる。
【００３４】
しかも、マルチバイブレータ２６やローパスフィルタ５といった回路により上記の作用を実現できるので、構成の簡易化および低コスト化を促すことも可能になる。また発光期間を非発光期間に対して十分に長くとることにより、受信装置の受信性能に悪影響がもたらされることを防止できる。さらには、光信号の波形がアナログ状であることから、光信号の断続による伝送特性への影響も最小限に抑えられる。これらのことから、構成簡易にして保守性に優れる光伝送システムとその光送信装置および光受信装置を提供することが可能となる。
【００３５】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態ではアップリンクにおける警報通知につき説明したが、本発明はダウンリンクにおける警報通知にも同様に適用できる。また、発光素子２３ａを連続発光させ、外部変調器を用いることによりパルス状の光信号を得るようにしても良い。さらに、複数のパターンのパルス波形を生成できるようにし、各パターンにより警報情報をコード化して転送するようにしても良い。このようにすると、さらにきめ細かな情報を伝達できるようになる。
【００３６】
さらに、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要素を削除してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係わる光伝送システムの実施の形態を示すシステム図。
【図２】図１の親局装置１０および子局装置２０の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図３】図２の警報検出回路１５の実施の形態を示す機能ブロック図。
【図４】図２の子局装置２０において警報が発生した場合の動作を説明するための波形図。
【図５】図２および図３の警報検出回路１５の動作を説明するための波形図。
【図６】比較のため既存の光伝送システムの一例を示す機能ブロック図。
【図７】比較のため既存の光伝送システムの他の例を示す機能ブロック図。
【符号の説明】
【００３８】
Ｃ…同軸ケーブル、Ｔ１，Ｔ２…移動局、２…出力端子、３…光ファイバ、４…電流電圧変換器、５…ローパスフィルタ、６，７…コンパレータ、８…トリガ回路、１０…親局装置、１０Ａ…送信部、１０Ｂ…光受信装置、１１…入力端子、１２…出力端子、１３…ＬＤモジュール、１４…ＰＤモジュール、１４ａ…受光素子、１４ｂ…入射端、１５…警報検出回路、１６…分離器、２０…子局装置、２０Ａ…受信部、２０Ｂ…光送信装置、２１…入力端子、２２…出力端子、２３…ＬＤモジュール、２３ａ…発光素子、２４…ＰＤモジュール、２５…ＬＤ駆動部、２６…マルチバイブレータ、２７…合成器、３０…出力端子、４０…基地局、５０…光中継装置、１００，２００…ビル
【図１】
2006186409.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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