(57)【要約】【課題】通信サービスの提供中であっても光線路を高精度で監視することの可能な光線路監視方法、光線路監視システム、および光線路監視装置とそのプログラムを低コストで提供すること。【解決手段】監視対象の光ファイバ７における、測定光９の送信パワーＩｏ（λ）に対する正常時の受信パワーＰ（λ）、異常時の受信パワーＰ（λ）、および、戻り光パワーＳ（λ，Δｘｉ）を測定し、正常時の受信パワーと異常時の受信パワーとの比から、式（３）により異常区間における異常損失係数Ａ（Δｘｉ）を求める。このＡ（Δｘｉ）（但し、ｉ＝１，２，…，ｎ）を式（６），（７）に代入して戻り光パワーＳ’（λ，Δｘｉ）がその測定値Ｓ（λ，Δｘｉ）に最も近くなるΔｘｉを求めることにより、異常発生区間を推定する。【選択図】      図３
2008244664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光線路の送信端と受信端との間の異常の発生箇所を特定する光線路監視方法において、
前記光線路への入射光の前記送信端における送信パワーＩｏを計測するステップと、
前記入射光の前記受信端における受信パワーＰを計測するステップと、
前記入射光の戻り光の前記送信端における戻り光パワーを計測して前記戻り光パワーの計測値Ｓを得る計測ステップと、
前記光線路を複数の区間に区分したとき、各区間ごとに個別に求められる前記送信端における戻り光パワーの総区間にわたる総和を戻り光パワーの理論値Ｓ’として算出する算出ステップと、
前記計測ステップにおいて計測された前記戻り光パワーの計測値Ｓと、前記算出ステップにおいて算出された前記戻り光パワーの理論値Ｓ’とを比較して、前記計測値Ｓに最も近い理論値Ｓ’を与える区間を前記異常の発生箇所として特定する特定ステップとを具備し、
前記算出ステップは、
前記送信端から前記異常の発生箇所を含む区間に隣接する区間までの区間において生じる戻り光は当該異常による減衰を受けない入射光から生じて前記異常による減衰を受けずに前記送信端に回帰するとし、
前記異常の発生箇所を含みこの発生箇所を含む区間から前記受信端までの区間において生じる戻り光は当該異常による減衰を受けた入射光から生じて前記異常による減衰を再び受けて前記送信端に回帰するとし、
前記異常に基づく光パワーの損失係数である異常損失係数Ａと、前記光線路の特性により既知である損失係数Ｎおよび後方散乱係数Ｒと、前記送信パワーＩｏと、前記異常の発生の前後での前記受信パワーＰとに基づいて、前記送信端における戻り光パワーを前記区間ごとに個別に計算するステップであることを特徴とする光線路監視方法。
【請求項２】
前記入射光の波長をλとし、
前記区間の長さをΔｘとし、
各区間をΔｘｉ（ｉは１から前記区間の総数ｎまでの自然数）とし、
前記送信パワーＩｏ、前記受信パワーＰ、前記理論値Ｓ’前記後方散乱係数Ｒ、前記損失係数Ｎ、および前記異常損失係数Ａを、前記λおよび前記Δｘｉの関数としてそれぞれＩｏ（λ）、Ｐ（λ）、Ｓ’（λ，Δｘｉ）、Ｒ（λ）、Ｎ（λ）、Ａ（Δｘｉ）としたとき、
前記算出ステップは、次式（１）および（２）を用いて前記理論値Ｓ’を算出するステップであることを特徴とする請求項１に記載の光線路監視方法。
【数１】
2008244664.tif 000009
【数２】
2008244664.tif 000010
【請求項３】
光線路の送信端と受信端との間の異常の発生箇所を特定する光線路監視システムにおいて、
前記光線路に入射光を入射する光源と、
前記入射光の前記送信端における送信パワーＩｏを計測する送信パワー計測部と、
前記入射光の前記受信端における受信パワーＰを計測する受信パワー計測部と、
前記入射光の戻り光の前記送信端における戻り光パワーを計測して前記戻り光パワーの計測値Ｓを得る戻り光パワー計測部と、
前記光線路を複数の区間に区分したとき、各区間ごとに個別に求められる前記送信端における戻り光パワーの総区間にわたる総和を戻り光パワーの理論値Ｓ’として算出する算出処理部と、
前記戻り光パワー計測部において計測された前記戻り光パワーの計測値Ｓと、前記算出処理部において算出された前記戻り光パワーの理論値Ｓ’とを比較して、前記計測値Ｓに最も近い理論値Ｓ’を与える区間を前記異常の発生箇所として特定する特定処理部とを具備し、
前記算出処理部は、
前記送信端から前記異常の発生箇所を含む区間に隣接する区間までの区間において生じる戻り光は当該異常による減衰を受けない入射光から生じて前記異常による減衰を受けずに前記送信端に回帰するとし、
前記異常の発生箇所を含みこの発生箇所を含む区間から前記受信端までの区間において生じる戻り光は当該異常による減衰を受けた入射光から生じて前記異常による減衰を再び受けて前記送信端に回帰するとし、
前記異常に基づく光パワーの損失係数である異常損失係数Ａと、前記光線路の特性により既知である損失係数Ｎおよび後方散乱係数Ｒと、前記送信パワーＩｏと、前記異常の発生の前後での前記受信パワーＰとに基づいて、前記送信端における戻り光パワーを前記区間ごとに個別に計算することを特徴とする光線路監視システム。
【請求項４】
前記入射光の波長をλとし、
前記区間の長さをΔｘとし、
各区間をΔｘｉ（ｉは１から前記区間の総数ｎまでの自然数）とし、
前記送信パワーＩｏ、前記受信パワーＰ、前記理論値Ｓ’前記後方散乱係数Ｒ、前記損失係数Ｎ、および前記異常損失係数Ａを、前記λおよび前記Δｘｉの関数としてそれぞれＩｏ（λ）、Ｐ（λ）、Ｓ’（λ，Δｘｉ）、Ｒ（λ）、Ｎ（λ）、Ａ（Δｘｉ）としたとき、
前記算出処理部は、次式（１）および（２）を用いて前記理論値Ｓ’を算出することを特徴とする請求項３に記載の光線路監視システム。
【数３】
2008244664.tif 000011
【数４】
2008244664.tif 000012
【請求項５】
光線路の送信端と受信端との間の異常の発生箇所を特定する光線路監視装置において、
前記入射光の前記送信端における送信パワーＩｏの計測値と、前記入射光の前記受信端における受信パワーＰの計測値と、前記入射光の戻り光の前記送信端における戻り光パワーの計測値Ｓとを取得するデータ取得部と、
前記光線路を複数の区間に区分したとき、各区間ごとに個別に求められる前記送信端における戻り光パワーの総区間にわたる総和を戻り光パワーの理論値Ｓ’として算出する算出処理部と、
前記取得した前記戻り光パワーの計測値Ｓと、前記算出処理部において算出した前記戻り光パワーの理論値Ｓ’とを比較して、前記計測値Ｓに最も近い理論値Ｓ’を与える区間を前記異常の発生箇所として特定する特定処理部とを具備し、
前記算出処理部は、
前記送信端から前記異常の発生箇所を含む区間に隣接する区間までの区間において生じる戻り光は当該異常による減衰を受けない入射光から生じて前記異常による減衰を受けずに前記送信端に回帰するとし、
前記異常の発生箇所を含みこの発生箇所を含む区間から前記受信端までの区間において生じる戻り光は当該異常による減衰を受けた入射光から生じて前記異常による減衰を再び受けて前記送信端に回帰するとし、
前記異常に基づく光パワーの損失係数である異常損失係数Ａと、前記光線路の特性により既知である損失係数Ｎおよび後方散乱係数Ｒと、前記送信パワーＩｏと、前記異常の発生の前後での前記受信パワーＰとに基づいて、前記送信端における戻り光パワーを前記区間ごとに個別に計算することを特徴とする光線路監視装置。
【請求項６】
前記入射光の波長をλとし、
前記区間の長さをΔｘとし、
各区間をΔｘｉ（ｉは１から前記区間の総数ｎまでの自然数）とし、
前記送信パワーＩｏ、前記受信パワーＰ、前記理論値Ｓ’前記後方散乱係数Ｒ、前記損失係数Ｎ、および前記異常損失係数Ａを、前記λおよび前記Δｘｉの関数としてそれぞれＩｏ（λ）、Ｐ（λ）、Ｓ’（λ，Δｘｉ）、Ｒ（λ）、Ｎ（λ）、Ａ（Δｘｉ）としたとき、
前記算出処理部は、次式（１）および（２）を用いて前記理論値Ｓ’を算出することを特徴とする請求項５に記載の光線路監視装置。
【数５】
2008244664.tif 000013
【数６】
2008244664.tif 000014
【請求項７】
光線路の送信端と受信端との間の異常の発生箇所を、前記入射光の前記送信端における送信パワーＩｏの計測値と、前記入射光の前記受信端における受信パワーＰの計測値と、前記入射光の戻り光の前記送信端における戻り光パワーの計測値Ｓとを取得するデータ取得部を備えるコンピュータを用いて特定する光線路監視装置に用いられるプログラムであって、
前記コンピュータに、
前記光線路を複数の区間に区分したとき、各区間ごとに個別に求められる前記送信端における戻り光パワーの総区間にわたる総和を戻り光パワーの理論値Ｓ’として算出する算出処理を実行させる命令と、
前記取得した前記戻り光パワーの計測値Ｓと、前記算出処理部において算出した前記戻り光パワーの理論値Ｓ’とを比較して、前記計測値Ｓに最も近い理論値Ｓ’を与える区間を前記異常の発生箇所として特定する特定処理を実行させる命令とを含み、
前記算出処理は、
前記送信端から前記異常の発生箇所を含む区間に隣接する区間までの区間において生じる戻り光は当該異常による減衰を受けない入射光から生じて前記異常による減衰を受けずに前記送信端に回帰するとし、
前記異常の発生箇所を含みこの発生箇所を含む区間から前記受信端までの区間において生じる戻り光は当該異常による減衰を受けた入射光から生じて前記異常による減衰を再び受けて前記送信端に回帰するとし、
前記異常に基づく光パワーの損失係数である異常損失係数Ａと、前記光線路の特性により既知である損失係数Ｎおよび後方散乱係数Ｒと、前記送信パワーＩｏと、前記異常の発生の前後での前記受信パワーＰとに基づいて、前記送信端における戻り光パワーを前記区間ごとに個別に計算する処理であることを特徴とするプログラム。
【請求項８】
前記入射光の波長をλとし、
前記区間の長さをΔｘとし、
各区間をΔｘｉ（ｉは１から前記区間の総数ｎまでの自然数）とし、
前記送信パワーＩｏ、前記受信パワーＰ、前記理論値Ｓ’前記後方散乱係数Ｒ、前記損失係数Ｎ、および前記異常損失係数Ａを、前記λおよび前記Δｘｉの関数としてそれぞれＩｏ（λ）、Ｐ（λ）、Ｓ’（λ，Δｘｉ）、Ｒ（λ）、Ｎ（λ）、Ａ（Δｘｉ）としたとき、
前記算出処理は、次式（１）および（２）を用いて前記理論値Ｓ’を算出する処理であることを特徴とする請求項７に記載のプログラム。
【数７】
2008244664.tif 000015
【数８】
2008244664.tif 000016
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光ファイバなどの光線路を監視する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
光伝送システムの伝達媒体（以下、光線路と称する）を監視するには、大きく２つの方法が知られている。１つには光パルス試験器を用いて光線路の損失分布を測定する方法であり、２つには、光源と光パワーメータを用いて光線路全般の損失を測定しその結果から光線路の良否を判断するというものである。
【０００３】
いずれの方法においても、インサービス試験の実施のためには通信波長とは異なる監視波長（光源）を用意し、多数の光フィルタを光線路の全区間に配置して、サービス信号と監視信号との相互の品質を劣化させないように配慮する必要がある。つまり、伝送装置の送受信端には監視光遮断用の光フィルタを、光パルス試験器側や光パワーメータ側には通信光遮断用の光フィルタを設置する必要があるので、監視にかかるコストの増加が避けられないという問題がある。また２つ目の方法では光線路の曲がりなどの異常位置を特定することができないので、光ファイバの監視の精度に欠けるという問題もある。
【０００４】
さらに、近年の高パワー伝送システムでは１本の光ファイバに通光させるパワーが１Ｗにも達するので、光フィルタの経年劣化などによりファイバ同士に隙間を生じるとファイバヒューズを引き起こす虞がある（非特許文献１を参照）。特に、誘電体多層膜フィルタのような光ファイバに溝を切って埋め込むタイプのフィルタでは、注意を要する。このような事情から光フィルタを設置することができず、インサービス監視そのものを実行できないことを余儀なくされる。
【非特許文献１】電子情報通信学会論文誌巻：Ｊ８６−Ｃ号、３頁、２５２−２６１「単一モード光ファイバにおけるファイバヒューズ発生機構の検討」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のように既存の光線路監視方法では、インサービスでの実施にあたり所要の光学特性を持つ光フィルタや監視用光源を備える必要があるので、監視設備のコストが大きくなる。また高パワーの伝送システムにおいは設備の信頼性の問題から、インサービス監視すら行なわれていない。  
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、通信サービスの提供中であっても光線路を高精度で監視することの可能な光線路監視方法、光線路監視システム、および光線路監視装置とそのプログラムを低コストで提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためにこの発明の一態様によれば、光線路の送信端と受信端との間の異常の発生箇所を特定する光線路監視方法において、前記光線路への入射光の前記送信端における送信パワーＩｏを計測するステップと、前記入射光の前記受信端における受信パワーＰを計測するステップと、前記入射光の戻り光の前記送信端における戻り光パワーを計測して前記戻り光パワーの計測値Ｓを得る計測ステップと、前記光線路を複数の区間に区分したとき、各区間ごとに個別に求められる前記送信端における戻り光パワーの総区間にわたる総和を戻り光パワーの理論値Ｓ’として算出する算出ステップと、前記計測ステップにおいて計測された前記戻り光パワーの計測値Ｓと、前記算出ステップにおいて算出された前記戻り光パワーの理論値Ｓ’とを比較して、前記計測値Ｓに最も近い理論値Ｓ’を与える区間を前記異常の発生箇所として特定する特定ステップとを具備することを特徴とする光線路監視方法が提供される。
【０００７】
特に前記算出ステップでは、前記送信端から前記異常の発生箇所を含む区間に隣接する区間までの区間において生じる戻り光は当該異常による減衰を受けない入射光から生じて前記異常による減衰を受けずに前記送信端に回帰すると仮定し、前記異常の発生箇所を含みこの発生箇所を含む区間から前記受信端までの区間において生じる戻り光は当該異常による減衰を受けた入射光から生じて前記異常による減衰を再び受けて前記送信端に回帰すると仮定し、前記異常に基づく光パワーの損失係数である異常損失係数Ａと、前記光線路の特性により既知である損失係数Ｎおよび後方散乱係数Ｒと、前記送信パワーＩｏと、前記異常の発生の前後での前記受信パワーＰとに基づいて、前記送信端における戻り光パワーを前記区間ごとに個別に計算する処理が行われる。なおこの算出ステップにおける仮定は人為的取り決めではなく、あくまでハードウェアを用いた計算処理に必要になる前提である。
【０００８】
このような手段を講じることにより、単一の波長の入射光の送信パワーと、受信パワーと、戻り光パワーを計測し、各値を用いた演算処理により異常の大きさと発生箇所とを特定することが可能になる。この手法は入射光が変調されたデータ伝送光であっても実施可能であるので、このデータ伝送光を利用して、異常の大きさとその発生箇所とを精度良く検出できる。これにより伝送システムの監視設備のコスト削減とシステムの信頼性向上が期待できる。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、通信サービスの提供中であっても光線路を高精度で監視することの可能な光線路監視方法、光線路監視システム、および光線路監視装置とそのプログラムを低コストで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】
【００１０】
図１は、この発明に係わる光線路監視装置を備える光伝送システムの、実施の形態を示す図である。図１において、送信部１から送出された波長λのサービス信号光は、光ファイバ７を介して受信部８に達する。光ファイバ７の送信部１側には２ポートの光カプラ２が、受信部８側には１ポートの光カプラ２’がそれぞれ設置される。なお波長λのサービス信号光を測定光９（以下、サービス信号光を測定光９と称する）とすることで、インサービス試験を実施できる。
【００１１】
このうち光カプラ２は送信光パワー測定ポート４と後方散乱光パワー測定ポート３とを備え、いずれのポートも光ポート選択スイッチ５を介して光パワーメータ６に接続される。光パワーメータ６は測定光９の送信パワーと、測定光９の後方散乱により生じる戻り光１０の受信パワーとを計測する。光カプラ２’の受信光パワー測定ポート４’は光パワーメータ６’に接続され、光パワーメータ６’は測定光９の受信部８における受信パワーを計測する。いずれの計測データも、通信回線ＬやネットワークＮＷを介して監視装置１００に通知される。
【００１２】
図２は、図１の監視装置１００を示す機能ブロック図である。この監視装置１００はＣＰＵとメモリとを有するコンピュータとして実現される。監視装置１００は、インタフェース部（Ｉ／Ｆ）２１を介して通信回線ＬおよびネットワークＮＷ（図１）に接続され、光パワーメータ６、６’で得られた計測データを取得する。これらのデータはＨＤＤ（ハードディスクドライブ）などのストレージユニット２４に記憶される。このほか監視装置１００は、各種データを表示する表示部２２と、ユーザインタフェースとしての入出力部２３とを備える。
【００１３】
さらに監視装置１００は、ＣＰＵ２５およびプログラムメモリ２６を備える。このうちプログラムメモリ２６は、この実施形態に係わる処理機能に必要な命令を記載した、算出処理プログラム２６ａと特定処理プログラム２６ｂとを記憶する。なお算出処理プログラム２６ａと特定処理プログラム２６ｂとは、ＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に記録することも、通信回線を介してダウンロードすることも可能である。  
ＣＰＵ２５は、プログラム２６から各プログラムを読み出してハードウェアによる演算処理を行うもので、その処理機能として算出処理部２５ａと、特定処理部２５ｂとを備える。
【００１４】
算出処理部２５ａは、光ファイバ７線路を複数の区間に区分し、各区間ごとに個別に求められる送信部１における戻り光パワーの総区間にわたる総和を、戻り光パワーの理論値Ｓ’として算出する。特定処理部２５ｂは、インタフェース部２１により取得した戻り光パワーの計測値Ｓと、算出処理部２５ａにおいて算出した戻り光パワーの理論値Ｓ’とを比較して、計測値Ｓに最も近い理論値Ｓ’を与える区間を光ファイバ７の異常の発生箇所として特定する。以下、この処理につき詳しく説明する。
【００１５】
算出処理部２５ａによる処理では、送信部１から異常の有る区間に隣接する区間までの区間、つまり送信部１から異常を含む区間の送信部１側１つ手前の区間までにおいて生じる戻り光１０は、この異常による減衰を受けずに到達した測定光９から生じ、回帰するときもこの異常による減衰を受けずに送信部１に戻ると仮定する。また、異常の有る区間から受信部８までの区間（異常の有る区間を含む）において生じる戻り光１０は、この異常による減衰を受けて到達した測定光９から生じ、回帰するときも、この異常による減衰を受けて送信部１に戻ると仮定する。  
処理の過程で取得または算出された、送信パワーＩｏ（λ）、受信パワーＰ（λ）、戻り光パワーＳ（λ，Δｘｉ）およびその計算値Ｓ’（λ，Δｘｉ）などの値はストレージユニット２４に記憶される。次に、上記構成における測定処理につき説明する。
【００１６】
図３は、図１のシステムにおける異常区間の発生箇所を推定する手順を示すフローチャートである。なお以下では光ファイバ７をｎ（ｎは自然数）個の複数の小区間に分割して考察する。各小区間の長さは等しいとし、従って各小区間の長さは光ファイバの長さをＬとしてＬ／ｎとなる。インデックスｉを用いて各小区間をΔｘｉと表記し、互いを区別する。異常区間の発生箇所を特定することは、インデックスｉを特定することに相当する。
【００１７】
まず、図１の送信部１から送出された波長λの測定光９は、送信側光カプラ２で分岐され、送信パワー測定ポート４、光ポート選択スイッチ５を経てその一部が送信側光パワーメータ６に入射される。送信側光パワーメータ６における計測値を送信側光カプラ２の送信パワー測定ポート４への透過率で割ると、測定光９の送信パワーＩｏ（λ）が求められる（ステップＳ１）。  
受信側では、光ファイバ７を伝播した測定光９の一部が、受信側光力プラ２’を介して受信側光パワーメータ６’に入射される。受信側光パワーメータ６’は、測定光９の受信パワーＰ（λ）を計測する（ステップＳ２）。
【００１８】
光ファイバ７に曲がりやねじれ、あるいは接続不良などがあると、これらの異常損失により受信パワーＰ（λ）が変化する。監視装置１００は通知されるデータを時々刻々とモニタしており、受信パワーＰ（λ）の変化が検出されると（ステップＳ３でＹｅｓ）、処理手順は異常損失係数Ａ（Δｘｉ）を算出する処理に移る。
【００１９】
受信パワーＰ（λ）の変化前の値をＰＡ（λ）とし、変化後の値をＰＢ（λ）とすると、監視装置１００は次式（３）を用いて異常損失係数Ａ（Δｘｉ）を算出する（ステップＳ４）。異常損失係数Ａ（Δｘｉ）の単位は［Ｎｐ／ｍ］であり、その精度は異常損失を算定する位置区間Δｘｉ（＝Ｌ／ｎ）［ｍ］の長さに応じたものになる。
【００２０】
【数９】
2008244664.tif 000003
【００２１】
次に監視装置１００は、測定光９の光ファイバ７内での後方散乱により生じる戻り光のパワーを算出し、その理論値Ｓ’（λ，Δｘｉ）を求める（ステップＳ５）。以下にその算出の過程を説明する。  
図４は、光線路における透過光と後方散乱光の減衰曲線を示す模式図である。図４において符号１１は測定光９の減衰曲線Ｐ（λ，Δｘｉ）を、１２は光ファイバの曲がりなどによる異常損失係数Ａ（Δｘｉ）を、１３はレーリ後方散乱係数Ｒ（λ，Δｘｉ）を、１４は各位置区間Δｘｉ［ｍ］から生じる戻り光の総パワーＳ’（λ，Δｘｉ）を示す。
【００２２】
強度Ｉｏ（λ）で出力された波長λの測定光９が光ファイバ７の位置区間Δｘｉを通過する際の強度Ｐ（λ，Δｘｉ）は、次式（４）で与えられる。式（４）のα（λ，Δｘｉ）は位置区間Δｘｉにおける損失係数である。
【００２３】
【数１０】
2008244664.tif 000004
【００２４】
長さＬの光ファイバ７から戻る後方散乱光の全強度であるＳ’（λ，Δｘｉ）は、各位置区間Δｘｉを通過する測定光（強度Ｐ（λ，Δｘｉ））から生じる戻り光の強度の総和として求められる。これを数式で表すと次式（５）になる。式（５）のＲ（λ，Δｘｉ）は、位置区間Δｘｉにおける波長λの後方散乱係数である。  
【００２５】
【数１１】
2008244664.tif 000005
【００２６】
損失係数α（λ，Δｘｉ）は、次の（Ａ）〜（Ｄ）の要因により生じる。すなわち、（Ａ）レーリ散乱損失、（Ｂ）ファイバの不均一性による損失、（Ｃ）不純物やファイバ材料の吸収損失、（Ｄ）ファイバ曲がりや捻じれ、接続不良など、である。
【００２７】
一般的に、ＳＭ（Single Mode）ファイバを伝播する１．５５μｍ帯の光に対して（Ａ）〜（Ｃ）の要因は光ファイバの材料構造上、原理的に避けられない。すなわち要因（Ａ）〜（Ｃ）は光ファイバに特有な損失であり波長依存性を示すが、ファイバ全域においてほぼ一様の値となり、位置区間Δｘｉごとの変化は無視できる。よってこれらの要因（Ａ）〜（Ｃ）による損失係数は波長λのみの関数となり、損失係数Ｎ（λ）とする。  
これに対し要因（Ｄ）は、光ファイバの正常でない形状によるものであるので、位置区間Δｘｉ［ｍ］に特有の損失であり、その異常損失係数は、位置区間Δｘｉ［ｍ］の関数となり、Ａ（Δｘｉ）となる。なお正常でない光ファイバの波長依存性は極めて小さいという特性をもつ。
【００２８】
以上のことから損失係数α（λ，Δｘｉ）は、波長λに依存する光ファイバに特有な損失係数Ｎ（λ）と、位置区間Δｘｉ［ｍ］に依存する異常損失係数Ａ（Δｘｉ）とに分離して次式（６）のように表すことができる。
【００２９】
【数１２】
2008244664.tif 000006
【００３０】
式（６）を式（５）に代入し、波長に依存する損失係数Ｎ（λ）と位置区間Δｘｉに依存する異常損失係数Ａ（Δｘｉ）とに分離すると次式（７）となる。ここでΔｘ１＝Δｘ２＝…＝Δｘｎ＝Δｘである。
【００３１】
【数１３】
2008244664.tif 000007
【００３２】
なお後方散乱係数Ｒ（λ）は、光ファイバ７に特有なレーリ散乱係数、比屈折率差、コア屈折率が明らかであることから、次式（８）で与えられる。  
【００３３】
【数１４】
2008244664.tif 000008
【００３４】
式（７）における測定光９の送信パワーＩｏ（λ）と異常損失係数Ａ（Δｘｉ）は、いずれも実測値から得られる既知量である。また光ファイバ７に特有の損失係数Ｎ（λ）、後方散乱係数Ｒ（λ）も既知である。これらを式（７）に代入することにより戻り光パワーＳ’（λ，Δｘｉ）の理論値を算出することができる。
【００３５】
さて、図３において、監視装置１００は戻り光パワーの実測値Ｓ（λ，Δｘｉ）を求める（ステップＳ６）。光ファイバ７から送信部１に戻る戻り光１０は、送信側光カプラ２の後方散乱光パワー測定ポート３にその一部が分岐され、光ポート選択スイッチ５を介して送信側光パワーメータ６に入射される。これにより測定された戻り光パワーは監視装置１００に通知される。監視装置１００は戻り光パワーの測定値を送信側光カプラ２の後方散乱光パワー測定ポート３への透過率で割り算し、戻り光パワーＳ（λ，Δｘｉ）の実測値を求める。
【００３６】
式（５）に示されるように戻り光パワーの計算値（理論値）Ｓ’（λ，Δｘｉ）は位置区間ｘｉの関数である。そこで、この計算値Ｓ’（λ，Δｘｉ）と、実測値Ｓ（λ，Δｘｉ）との差が最小になる位置区間Δｘｉ［ｍ］を特定する（ステップＳ７）ことにより、異常の発生した区間を推定することができる（ステップＳ８）。
【００３７】
以上の計算は、監視対象の光ファイバ７をｎ等分したΔｘｉ（但し、ｉ＝１，２，…，ｎ）の区間を想定し、光ファイバ７の正常時の受信パワーと異常時の受信パワーとの差が、１つの異常区間のみにおいて生じた損失に起因するとの仮定に基づく。次に、図１のシステムを用いて実施される計測の例を説明する。
【００３８】
図５は、図１の装置を用いて光線路を監視するシステムの例を示す図である。図５では送信部にＤＦＢ光源（分布帰還型レーザ）１５を用い、模擬光線路７’を終端器１６で終端する。模擬光線路７’には４つの光ファイバボビンが融着されており、各光ファイバボビンは送信側光カプラ２から順次５ｋｍ、５ｋｍ、１５ｋｍ、１４．３の距離をもつ。また符合１７は送信側光カプラ２側から５ｋｍ地点の曲げ部であり、符号１８は同２５ｋｍ地点の曲げ部である。
【００３９】
曲げ部１７，１８における曲げ損失は、約６．５ｄＢである。ただし図５の例では１回の計測で両方の損失を与えるのではなく、１つずつ曲げ損失を与えて２回の計測を行うようにした。このような模擬システムを仮定し、波長１５８０ｎｍの連続光をＤＦＢ光源１５から模擬光線路７’に送出して得た結果を以下に示す。
【００４０】
＜５ｋｍ地点１７に曲げ損失がある場合＞
受信光パワーＰ（λ）の変化  ：  ６．５ｄＢ（３．８４×１０−３Ｎｐ／ｍ）
戻り光パワーＳ（λ，Δｘｉ）  ：  −５２．３ｄＢｍ（５．８８×１０−６ｍＷ）
測定光パワーＩｏ（λ）  ：  −１１．３ｄＢｍ（７．４１×１０−２ｍＷ）
＜２５ｋｍ地点１８に曲げ損失がある場合＞
受信光パワーＰ（λ）の変化  ：  ６．５ｄＢ（３．８４×１０−３Ｎｐ／ｍ）
戻り光パワーＳ（λ，Δｘｉ）  ：  −４９．０ｄＢｍ（１．２６×１０−５ｍＷ）
測定光パワーＩｏ（λ）  ：  −１１．３ｄｍ（７．４１×１０−２ｍＷ）
次に、式（７），（８）から得られる戻り光パワーＳ’（λ，Δｘｉ）の理論値と、この測定結果における戻り光パワーの実測値のＳ（λ，Δｘｉ）との差が最小になる位置区間Δｘｉを求める。以下の計算では模擬光線路７’の仮想的分割数ｎを１００とした。模擬光線路７’の全長が３９．３ｋｍであるので、Δｘｉ＝３９．３ｋｍ／１００＝３９３ｍとなる。これは陸上の中継線路におけるマンホールの間隔が平均５００ｍであり、隣接マンホールを区別できる５００ｍ以下の距離分解能（位置区間Δｘｉ）を得るためである。  
計算の結果、＜５ｋｍ地点１７に曲げ損失がある場合＞には５１０９ｍに異常があると推定された。＜２５ｋｍ地点１８に曲げ損失がある場合＞には、２４７６０ｍに異常があると推定された。
【００４１】
図６および図７に、この実施形態で算出した値と、波長１５８０ｎｍのＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectmetry）で実測した模擬光線路７’の損失分布波形とを比較した結果を示す。複数の点でプロットした値がこの実施形態で算出した値であり、実線の波形がＯＴＤＲによるものである。
【００４２】
図６は＜５ｋｍ地点１７に曲げ損失がある場合＞で、異常発生箇所の位置区間ΔｘｉとＯＴＤＲによる異常位置との差は１４９ｍと示される。図７は＜２５ｋｍ地点１８に曲げ損失がある場合＞で、異常発生箇所の位置区間ΔｘｉとＯＴＤＲによる異常位置との差は１７０ｍと示される。  
以上のことから、５ｋｍに曲げをもつ模擬光線路７’、および２５ｋｍに曲げをもつ模擬光線路７’のいずれも、要求される精度（３９３ｍ（＝３９．３ｋｍ／１００））以内で異常位置を推定できていることが確認できた。
【００４３】
以上説明したようにこの実施形態では、監視対象の模擬光線路７’の、測定光９の送信パワーＩｏ（λ）に対する正常時の受信パワーＰＡ（λ）、異常時の受信パワーＰＢ（λ）、および、戻り光パワーＳ（λ，Δｘｉ）を測定する。そして正常時の受信パワーと異常時の受信パワーとの比から、式（３）により異常区間における異常損失係数Ａ（Δｘｉ）を求める。このＡ（Δｘｉ）（但し、ｉ＝１，２，…，ｎ）を式（６），（７）に代入して戻り光パワーＳ’（λ，Δｘｉ）がその測定値Ｓ（λ，Δｘｉ）に最も近くなるΔｘｉを求めることにより、異常発生区間を推定するようにしている。
【００４４】
このようにしたので、既存技術のように、所要の光学特性を有する光フィルタや監視用光源をもつ必要が無くなり、波長λのサービス信号光を測定光として用いることでインサービス試験を実施することができる。従って監視設備のコストを抑制できると同時に、高パワーな伝送システムにおいても、サービス中に光線路の損失増加を検出し、その異常区間を推定することができるようになり、システムの信頼性の向上を促すことが可能になる。これらのことから、通信サービスの提供中であっても光線路を高精度で監視することの可能な光線路監視方法、光線路監視システム、および光線路監視装置とそのプログラムの有効性が確認できた。
【００４５】
なお、この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】
【００４６】
【図１】この発明に係わる光線路監視装置を備える光伝送システムの実施の形態を示す図。
【図２】図１の監視装置１００の機能ブロック図。
【図３】図１のシステムにおける異常区間の発生箇所を推定する手順を示すフローチャート。
【図４】光線路における透過光と後方散乱光の減衰曲線を示す模式図。
【図５】図１の装置を用いて光線路を監視するシステムの例を示す図。
【図６】測定光９の送出点から５ｋｍ地点１７に曲げ損失がある場合に、本発明の実施形態で得た結果とＯＴＤＲで得られる結果とを比較して示す図。
【図７】測定光９の送出点から２５ｋｍ地点１８に曲げ損失がある場合に、本発明の実施形態で得た結果とＯＴＤＲで得られる結果とを比較して示す図。
【符号の説明】
【００４７】
１…送信部、２…光カプラ、２’…光カプラ、３…後方散乱光パワー測定ポート、４…送信光パワー測定ポート、４’…受信光パワー測定ポート、５…光ポート選択スイッチ、６…光パワーメータ、６’…光パワーメータ、７…光ファイバ、８…受信部、９…測定光、１０…戻り光、１００…監視装置、Ｌ…通信回線、ＮＷ…ネットワーク、１５…ＤＦＢ光源（分布帰還型レーザ）、１６…終端器、７’…模擬光線路、１７，１８…曲げ部
【図１】
2008244664.tif 000017
【図２】
2008244664.tif 000018
【図３】
2008244664.tif 000019
【図４】
2008244664.tif 000020
【図５】
2008244664.tif 000021
【図６】
2008244664.tif 000022
【図７】
2008244664.tif 000023