(57)【要約】飽和状態で機能し、光学伝動経路に沿って位置決めされた複数の光学増幅器の中から１つまたはそれ以上の光学増幅器において生じている障害の位置を決める方法が提供される。方法は、伝動経路に沿って後方散乱および／または反射された光学動力レベルを表わすＣＯＴＤＲトレースを生成し、差異のトレースを生成するためＣＯＴＤＲトレースと以前に得られた参照ＣＯＴＤＲトレースとを比較することから始まる。ゲインの変化は、差異トレースに基づいて複数の光増幅器のうちの少なくとも１つに割り当てられる。
2007525882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
飽和状態で機能し、光学伝動経路に沿って位置決めされた複数の光学増幅器の中から１つまたはそれ以上の光学増幅器において生じている障害の位置を決める方法であって、前記伝動経路に沿って後方散乱および／または反射された光学動力レベルを表しているＣＯＴＤＲトレースの生成；差異トレースを生成するため、前記ＣＯＴＤＲトレースと以前に得られた参照ＣＯＴＤＲトレースとの比較；および、および前記差異トレースに基づいた前記差異トレースを前記複数の光増幅器のうちの少なくとも１つの障害への割当てのステップからなる方法。
【請求項２】
請求項１の方法であって、前記割当てステップは、前記差異トレースを複数の前記光学増幅器における障害に割り当てるステップからなり、さらに前記差異トレースを前記光学増幅器の異なるものにおける障害から各々生じる差異トレース・ベクトルの線状の組合せと等式化し、各々の前記差異トレース・ベクトルと関連する係数のための値を決定するために繰り返すステップからなり、そこにおいて、ノンゼロ値を有している各々の前記係数は、前記係数が関連する前記差異トレース・ベクトルに対応する光学増幅器の障害を示す方法。
【請求項３】
請求項１の方法であって、前記光学伝動経路は、それに沿って位置する複数の前記光学増幅器を各々有する反対側に延長している光信号を支持する第１および第２の一方向性伝動経路を備える方法。
【請求項４】
請求項２の方法であって、前記光学伝動経路は、それに沿って位置する複数の前記光学増幅器を各々有する反対側に延長している光信号を支持する第１および第２の一方向性伝動経路を備える方法。
【請求項５】
請求項１の方法であって、前記光学増幅器は希土類がドープされた光増幅器からなる方法。
【請求項６】
請求項４の方法であって、前記差異トレース・ベクトルの線状の組合せが、前記第１の伝動経路および前記第２の伝動経路に沿って位置決めされる前記光学増幅器の各々の障害から生じる差異トレース・ベクトルを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【関連の出願についての記載】
【０００１】
本出願は、「ライン障害位置アルゴリズム」と名称を与えられた２００４年１月７日に出願された米国暫定出願Ｎｏ．６０／５３５，１３５の優先権の利点を請求する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、光学動力伝達装置に概して関連があり、特にファイバおよび光増幅器の多数のスパンからなる光学動力伝達装置の光学伝動経路において障害を検出するために用いる干渉性の光学時間領域（ＣＯＴＤＲ）を可能にする配置の使用に関する。
【発明の背景】
【０００３】
典型的な長距離光学動力伝達装置は、反対方向において進行している光信号を支持する一対の一方向性光ファイバを含む。光学信号は、長距離を通じて減衰する。それゆえに、光学伝送線は、ファイバ減衰のために失われた信号動力を復元し、互いに適切な距離で伝送線に沿って間隔を置かれる自動中継装置を一般的に含む。自動中継装置は、光増幅器を含む。自動中継装置も、単一の方向に光学信号の伝播を制限する光アイソレ−タを含む。
【０００４】
長距離光学伝送リンクにおいて、システムの健康を監視することは重要である。例えばモニタは、ケーブルの鋭利な屈曲または光学部品の性能低下による減衰により局所化されて増加する光ファイバーケーブルの障害または中断を検出することができる。増幅器性能もまた、モニタされなければならない。長距離の海底のケーブルため、稼動中のモニタへの２つの基本アプローチが存在する：結果が遠隔測定チャネルを経て陸地ステーションに送信される、自動中継装置によって実行されるモニタ、および、特別な信号が伝動経路またはラインで送信され、性能データのために受容されかつ分析される陸地ベースのモニタ。干渉性の光学時間領域反射率測定（ＣＯＴＤＲ）は、遠隔で光学動力伝達装置の障害を検出するために用いるほうの陸地ベースの技術である。ＣＯＴＤＲにおいて、光パルスは光学ファイバに放たれ、発射端部に戻る後方散乱信号はモニタされる。パルス発射と後方散乱信号の受容との間の時間は、ファイバに沿った後方散乱の供給源への距離と比例し、したがって、障害が位置するのを可能にする。ファイバの障害または接着のような不連続がある場合には、後方散乱の量は概して変化し、このような変化はモニタされた信号において検出される。後方散乱および反射も、独特な署名を作成するカプラのような不連続な要素から発生する。リンクの健康または性能は、モニタされたＣＯＴＤＲトレースを参照記録トレースと比較することによって決定される。モニタされた信号レベルの新規のピークおよびその他変化はファイバ経路の変化を表し、それは通常障害を示す。
【０００５】
個別的なスパンが自動中継装置によって連結される複数スパン伝送線においてＣＯＴＤＲが使われる場合、各々の自動中継装置の下流に位置する光アイソレ−タは、後方散乱および／または反射した信号が、光パルスが最初に放たれる同じファイバに沿って戻されることを防ぐので複雑化の要因が発生する。この問題を解決するため、各々の自動中継装置は、その自動中継装置を反対側に延長しているファイバの類似したカプラに連結している双方向性カプラを含み、したがって、光学経路を後方散乱光に提供するので、それはＣＯＴＤＲユニットに戻される。このような戻り経路を採用する大部分のＤＷＤＭリンクにおいて、カプラのすぐ後のフィルタが存在する可能性があるので、ＣＯＴＤＲ信号だけが戻り経路上へ連結され、したがって、一方のファイバからの信号が戻り経路ファイバ上へ連結される場合に発生する干渉を避ける。このように、後方散乱によって生成される信号および一方のファイバに放たれるＣＯＴＤＲパルスの反射は、分析のためにＣＯＴＤＲユニットに戻される反対側に延長しているファイバ上へ連結される。
【０００６】
海底のケーブルの健康を監視することに加えて、自動中継装置に位置する光学増幅器の健康を監視することは重要である。一般的にこのモニタは、結果が遠隔測定チャネルを経た陸地ステーションに送信され、自動中継装置それ自体によって実行される。その代わりに、ＣＯＴＤＲが光増幅器障害を識別し、位置決めするために稼動中に使用されることができる場合、遠隔測定チャネルは取り除かれることができる。
【０００７】
したがって、光学伝動経路に沿って生じる１つまたはそれ以上の光学増幅器障害の識別および位置をＣＯＴＤＲトレースから決定する方法と装置を提供することが、望ましい。
【発明の要約】
【０００８】
本発明によれば、方法は、飽和状態において機能している複数の光学増幅器の中から１つまたはそれ以上の光学増幅器において生じている障害の位置を決めるために提供され、それは光学伝動経路に沿って位置決めをされる。方法は、伝動経路に沿って後方散乱および／または反射された光学動力レベルを表わすＣＯＴＤＲトレースを生成し、差異のトレースを生成するためＣＯＴＤＲトレースと以前に得られた参照ＣＯＴＤＲトレースとを比較することから始まる。差異のトレースは、差異のトレースに基づいて複数の光増幅器のうちの少なくとも１つの障害に割り当てられる。
【０００９】
本発明の一態様によれば、割当てステップは、差異のトレースを複数の光学増幅器の障害に割り当てるステップからなる。方法は、各々が光学増幅器の異なる１つの障害から生じる差異トレース・ベクトルの線状の組合せと差異トレースを等しくするステップをさらに含む。繰り返しプロセスは、各々の差異トレース・ベクトルと関連している係数のための値を決定するために実行される。ノンゼロ値を有する各々の係数は、係数が関連する差異トレース・ベクトルに対応する光学増幅器における障害を示す。
【００１０】
本発明の別の態様によれば、光学伝動経路は、それに沿って位置する複数の光学増幅器を各々が有する反対側に延長している光信号を支持する第１および第２の一方向性伝動経路を備える。
【００１１】
本発明の別の態様によれば、光学増幅器は、希土類がドープされた光学増幅器からなる。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、差異トレース・ベクトルの線状の組合せは、第１の伝動経路および第２の伝動経路に沿って位置する各々の光学増幅器の障害から生じる差異トレース・ベクトルを含む。
【発明の詳細な説明】
【００１３】
本発明の発明者は、ＣＯＴＤＲ技術が海底ケーブルの状態に加えて、光学増幅器の状態をモニタするために用いることができると認識した。
【００１４】
図１は、本発明の例示的な波長分割多重方式（ＷＤＭ）動力伝達装置の簡略化されたブロック図を示す。動力伝達装置は、互いに関して遠隔で位置する端末３１０および３２０間の一対の一方向性光ファイバ３０６および３０８で複数の光学チャネルを伝達するために役立つ。端末３１０および３２０は、各々伝達および受信ユニット（図示せず）を含む。伝達ユニットは、一般に波長分割マルチプレクサに連結される一連の符号器およびデジタル送信器を含む。各々のＷＤＭチャネルのため、符号器は、交替で波長分割マルチプレクサに連結される光学供給源に連結される。同様に、受信ユニットは、一連の復号器、デジタル受信器および波長分割デマルチプレクサを含む。各々の端末３１０および３２０は、それぞれＣＯＴＤＲユニット３０５および３０７を含む。
【００１５】
光増幅器３１２は、それらが伝動経路に沿って伝播すると、光学信号を増幅するためにファイバ３０６および３０８に沿って位置する。光学増幅器は、ゲイン媒体としてエルビウムを使用するエルビウムをドープさせたファイバ増幅器のように希土類がドープされた光学増幅器であってもよい。図１で示されたように、対向して移動する信号を支持する希土類がドープされた光増幅器の対は、自動中継装置３１４として公知である単一のユニットにおいてしばしば収容される。光ファイバ３０６−３０８からなる伝動経路は、自動中継装置３１４によって連結される伝送スパン３３０１−３３０４に分割される。３つの自動中継装置３１４だけが議論の明瞭化のための図１において表される一方、本発明がこのような自動中継装置の多くの追加的な（またはより少ない）集合を有するすべての長さの伝動経路の適用を発見することは、当業者によってよく理解されるべきである。光アイソレ−タ３１５は、後方に伝播する光を取り除き、多数の経路干渉を取り除くために光学増幅器２２０の下流に位置する。
【００１６】
各々の自動中継装置３１４は、ＣＯＴＤＲ用に光学経路を提供しているカプラ配置を含む。特に、隣接した自動中継装置間のファイバ３０６上の調査信号の反射および散乱によって生成される信号はカプラ３１８に入り、カプラ３２２を経て反対側に延長するファイバ３０８上へ連結される。ＣＯＴＤＲ信号は、それから光ファイバ３０８に関するデータとともに進行する。ＣＯＴＤＲ ３０７は、ファイバ３０８に反射および散乱するＣＯＴＤＲ信号を生成するために同様の方法で機能するので、それらは光ファイバ３０６に沿ってＣＯＴＤＲ ３０７に戻される。ＣＯＴＤＲに戻る信号は、それから各々のスパンの損失特性についての情報を提供するために用いられる。図２は、伝送スパン３３０１−３３０４のＣＯＴＤＲからの距離、対、対数目盛における後方散乱力の典型的なトレースを示す。
【００１７】
前述のように、ＣＯＴＤＲは通常海底ケーブルに位置する光学ファイバの不連続の位置を決めるために使われる。これは、固定された時間間隔でシステムのＣＯＴＤＲトレースを得ることによって達成される。ＣＯＴＤＲトレースは、各々のファイバ損失側面を引き揚げる不連続によって提供されるので、各々の光学増幅器のゲイン性能を明らかにする。したがって、全体の増幅された伝動経路のゲインおよび損失の両方は、単一のＣＯＴＤＲトレースによって表されることができる。問題は、伝動経路に沿って特定の障害の位置を決めるためにこれらのトレースを解釈する方法である。
【００１８】
得られるＣＯＴＤＲトレースは、以前の時間に作成され、ラインの適当な作動状態を表す参照トレースと比較される。参照トレースを現行のトレースから減ずることによって、変化している差異トレースは得られる。本発明は、自動中継装置において生じる障害の位置を決めるためにこれらの同じトレースを使用する。ここで使用しているように、自動中継装置障害は、特に自動中継装置に位置する光学増幅器のゲインのいかなる変化（ゲインの全損失以外の）も参照する。例えば、図３は参照トレース４１０、自動中継装置障害が発生後得られる次のトレース、および、差異トレース４３０を示す。
【００１９】
図３のＣＯＴＤＲトレースは、光学増幅器が、光学入力パワーの減少が増加する増幅器ゲインによって補われる圧縮またはゲイン飽和状態において一般的に機能されることを認識することによってよく理解されることができる。すなわち、圧縮状態では、増幅器は光学ファイバで伝播している信号の光学動力を調整する。伝動経路に沿って延長し、圧縮状態で機能している一連の光増幅器は、自動的なゲイン調整のプロセスによるシステム低下を補う。結果として、光学入力パワーが変動を被ったとしても、増幅器からの光学出力パワーは本質的に一定のレベルにとどまる。換言すれば、光学増幅器の運転点（すなわち入力パワー・カーブ対ゲインの位置）が決定される場合、運転点が圧縮またはゲイン飽和状態に対応すると仮定するならば、その出力パワーは本質的に一定にとどまる。したがって、提供されたＥＤＦの出力パワーの減少は、減少が次の下流の増幅器におけるゲイン増加によって補われるという理由によりシステム効率全体に悪影響を与えない。
【００２０】
図３は、圧縮状態で機能している一連の光学増幅器のこの特性を反映する。示されるように、障害（すなわちゲインの減少）は、この例ではそれは陸地から約２２５ｋｍ離れたところに位置する第２の自動中継装置において発生する。約２７５ｋｍ離れたところに位置する次の自動中継装置は、先の自動中継装置の大多数のゲインの減少を補う。残留しているゲイン損失は、伝動経路に沿って位置する留まる自動中継装置において補われる。したがって、ファイバ損失が一定であると仮定すると、差異のトレース４３０は、障害が発生した自動中継装置のすぐ下流のスパンを除いた各々のスパンに沿ってゼロ（ノイズによって生じる変動を除いて）、および、次のより少ない下流の自動中継装置のより小さい範囲にほぼ等しい。それゆえに、差異のトレースはゲイン変化と比例する。
【００２１】
各々の差異トレースは、Ｎ次元のベクトルによって特徴づけられることができ、総スパンからのスパン「ｉ」における現行のトレースおよび参照トレース間の差異の平均の大きさによってｉ番目の要素は提供される。図４ａおよび４ｂは、可能ないくつかの自動中継装置障害のための例示的な差異トレースを示す。差異トレースは、１ｄＢのゲイン損失に等しい理想とされた単一の光増幅器障害から各々が生じたと仮定された。さらに、前方または下流の伝動経路から得られたトレースから生じているすべての差異トレースは、図４aにおいて例えば示されるように、同じ形状を有すると仮定された。同様に、後方または上流の伝動経路から得られたトレースから生じているすべての差異トレースは、図４bにおいて例えば示されるように、同じ形状を有すると仮定された。単一の増幅器障害から生じている実際のゲイン損失は理想とされた障害と同じ形状を有するが、実際のゲイン損失の大きさと比例した振幅を有する。最後に、多数の増幅器破損から生じている差異トレースは、各々の単離された破損のために個別的な差異トレースを加えることによって得られることができると仮定される。
【００２２】
上述した仮定を与えられると、多数の自動中継装置障害のいかなる可能な組合せの差異トレースでも、単一の自動中継装置障害差異トレース・ベクトルの線状の組合せによって表されることができる：
→      Ｎ      →      Ｎ      →
ｆ  ＝  Σｃｉ  ｖｉ  ＋  Σｄｉ  ｕｉ
ｉ＝１            ｉ＝１
ここで、ｆは実際の測定された差異トレースのベクトル表示であり、ｖｉおよびｕｉは、それぞれ前方への増幅器「ｉ」および後方への増幅器「ｉ」の１ｄＢのゲイン損失のための単一の増幅器差異ベクトルであり、ｃｉおよびｄｉは、前方への増幅器「ｉ」および後方への増幅器「ｉ」の実際の単一の増幅器ゲイン損失と比例した係数である。
【００２３】
ベクトル、ｖｉおよびｕｉの集合は各々完成しているが、Ｎ次元のベクトル空間の非直交の表示である。ベクトルｆは自由度Ｎを有し、増幅器チェーンの正確な状態は、損失係数ｃｉおよびｄｉにおいて自由度２Ｎによって表される。したがって一般に、ｆによって表される単一の差異は、完全に増幅器チェーンの任意の状態を特徴づけるのに十分でない。
【００２４】
幸いにも、増幅器チェーンのすべての状態が、等しくあるというわけではない。最も起こりそうな障害は、２Ｎパラメータのうちの１つだけが変化し、その他が安定している単一の増幅器障害である。それゆえに、適切に障害を識別するために反復的なアルゴリズムを使用することが可能である。
【００２５】
これを行うため、障害は単一の増幅器から生じる、すなわち２Ｎパラメータｃｉおよびｄｉの１つだけがゼロでないとの仮定が作成される。相関方法は、２Ｎ状態パラメータのうちどちらがゼロでないか、例えばｃ２２、および、ｃ２２のどの値が実際の差異トレースに最高の適合を提供するかを決定するために用いられる。このような相関方法は、従来技術における当業者に周知であり、したがってさらに検討されない。
【００２６】
繰り返しプロセスの次のステップは、中間の差異トレースｆを得るためにこの仮定された単一の増幅器の障害ｃ２２ ｖ２２差異トレースを実際の差異トレースから取り去ることである。この中間の差異トレースは、それから単一の位置障害の結果と仮定され、中間の差異トレースに単一の位置障害の最高の適合を決定するために相関プロセスを反復する。中間のトレースが平面になるまでこのプロセスは継続される。
【００２７】
差異トレースが単一の増幅器障害の小さい数ｍの結果であることが決定されるならば（例えばｍ＜＜２Ｎ）、これらの単一の点の障害を特徴づけているパラメータは、上記したディコンストラクション・プロセスにおいて使用される同じパラメータを用いて、または、差異トレースをデコンボルブするために線形代数技術を用いることにより見つけることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明によって構成されるＣＯＴＤＲ配置を使う動力伝達装置の簡略化されたブロック図を示す。
【図２】図１において表される動力伝達装置のため、ＣＯＴＤＲからの距離、対、後方散乱動力を示す典型的なＣＯＴＤＲトレースのグラフィック表示である。
【図３】例示的な参照のＣＯＴＤＲトレース、自動中継装置障害の発生の後、得られる次のＣＯＴＤＲトレース、および差異のトレースを示す。
【図４ａ】可能ないくつかの自動中継装置障害のための例示的な差異トレースを示す。
【図４ｂ】可能ないくつかの自動中継装置障害のための例示的な差異トレースを示す。
【図１】
2007525882.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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