(57)【要約】【課題】光スイッチサブシステムの信頼性及び性能を向上させる。【解決手段】微小電気機械（ＭＥＭＳ）を用いて光路のスイッチングを行う光スイッチサブシステム１において、光スイッチサブシステム１の動作特性を測定し、その測定結果に関して自己診断を行う。自己診断の結果は、上位システム２０に通知して故障判断に用いる。また、光スイッチ部１４の動作制御に関するキャリブレーションを行い、光スイッチ部１４における応答性の悪化を改善する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を入力する複数の入力光ポートと、
光信号を出力する複数の出力光ポートと、
微小電気機械を用いて構成され、複数の前記入力光ポートと複数の前記出力光ポートとの間で光路のスイッチングを行う光スイッチ部と、
上位システムからの命令により、前記光スイッチ部をスイッチング動作させる制御部とから構成される光スイッチサブシステムであって、
前記光スイッチサブシステムの動作特性を測定し、その測定結果に関して自己診断を行う自己診断手段を備える
ことを特徴とする光スイッチサブシステム。
【請求項２】
前記動作特性が、前記光路のスイッチング時間であることを特徴とする請求項１記載の光スイッチサブシステム。
【請求項３】
前記動作特性が、前記光スイッチ部に入力する制御入力値、または、制御入力値を算出するために用いる制御器内部の状態変数であることを特徴とする請求項１記載の光スイッチサブシステム。
【請求項４】
前記自己診断手段が、前記自己診断の結果を前記上位システムに通知することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光スイッチサブシステム。
【請求項５】
前記自己診断手段が、前記動作特性をランク分けし、このランク情報を前記上位システムに通報することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光スイッチサブシステム。
【請求項６】
前記自己診断が、前記上位システムのからの命令によることなく行われることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光スイッチサブシステム。
【請求項７】
光信号を入力する複数の入力光ポートと、
光信号を出力する複数の出力光ポートと、
微小電気機械を用いて構成され、複数の前記入力光ポートと複数の前記出力光ポートとの間で光路のスイッチングを行う光スイッチ部と、
上位システムからの命令により、前記光スイッチ部をスイッチング動作させる制御部とから構成される光スイッチサブシステムであって、
前記光スイッチ部の動作制御に関するキャリブレーションを行うキャリブレーション手段を備える
ことを特徴とする光スイッチサブシステム。
【請求項８】
前記キャリブレーションが、前記光スイッチ部に入力する制御入力の制御器出力補正値を対象として行われることを特徴とする請求項６記載の光スイッチサブシステム。
【請求項９】
前記キャリブレーションが、前記光スイッチ部に入力する制御入力と、前記光スイッチ部の制御出力との変換補正ゲインを対象として行われることを特徴とする請求項７記載の光スイッチサブシステム。
【請求項１０】
前記キャリブレーションが、前記上位システムからの命令によることなく、光スイッチサブシステムの起動時及び所定時間毎に行われることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の光スイッチサブシステム。
【請求項１１】
光信号を入力する複数の入力光ポートと、
光信号を出力する複数の出力光ポートと、
微小電気機械を用いて構成され、複数の前記入力光ポートと複数の前記出力光ポートとの間で光路のスイッチングを行う光スイッチ部と、
上位システムからの命令により、前記光スイッチ部をスイッチング動作させる制御部とから構成される光スイッチサブシステムであって、
前記光スイッチサブシステムの動作特性を測定し、その測定結果に関して自己診断を行う自己診断手段と、
前記光スイッチ部の動作制御に関するキャリブレーションを行うキャリブレーション手段とを備える
ことを特徴とする光スイッチサブシステム。
【請求項１２】
前記キャリブレーションが、前記光スイッチ部に入力する制御入力の制御器出力補正値を対象とし、
前記自己診断が、前記制御器出力補正値にもとづいて行われる
ことを特徴とする請求項１１記載の光スイッチサブシステム。
【請求項１３】
前記キャリブレーションが、前記光スイッチ部に入力する制御入力と、前記光スイッチ部の制御出力との変換補正ゲインを対象とし、
前記自己診断が、前記変換補正ゲインにもとづいて行われる
ことを特徴とする請求項１１記載の光スイッチサブシステム。
【請求項１４】
前記自己診断にて故障と診断したとき、前記キャリブレーションを実行することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の光スイッチサブシステム。
【請求項１５】
前記キャリブレーションの実行後、前記自己診断を再度実行し、ここで故障と診断したとき、前記上位システムに通知を行うことを特徴とする請求項１４記載の光スイッチサブシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ通信ネットワークなどの光通信システムにおいて、光路のスイッチングを行う光スイッチサブシステムに関し、特に、微小電気機械（ＭＥＭＳ）を用いて構成される光スイッチサブシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ファイバ通信ネットワークに代表される光通信システムにおいては、信号多重技術などの発展に伴い、光路のスイッチングを行う光スイッチ（光スイッチサブシステム）の必要性が高まっている。
例えば、波長分割多重方式（ＷＤＭ）の光ファイバ通信ネットワークでは、多重化された光信号を、ネットワーク上の各ノードで選択的に分岐させた後、光スイッチを用いて経路の切り換えを行っている。
そして、光スイッチにおいては、今後予想される伝送容量の増大に対応するために、多チャンネル化や大規模化が要求されている。
【０００３】
光スイッチには、反射ミラーの角度制御にもとづいて光路のスイッチングを行う機械式のものがある。この方式の光スイッチによれば、光信号を電気信号などの他種の信号に変換することなく、光信号のまま光路を切り換えることができるため、スイッチングによる遅延時間を最小化できるばかりでなく、伝送速度に依存しない光路のスイッチングが可能になる。
【０００４】
特に、微小電気機械を用いて構成される光スイッチは、その製造過程において半導体集積回路の微細加工技術を利用しているため、小型化、集積化、アレイ化、高精度化などが可能であり、今後の多チャンネル化や大規模化に十分対応できるものとして期待されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、微小電気機械を用いて構成される光スイッチは、反射ミラーの可動部分にヒンジなどの機械的な可動部品を有するため、環境温度の変化、スイッチングの頻度、ミラー駆動角度の大小などに影響を受け、反射ミラー角度が経時的に変化するという問題がある。
すなわち、微小電気機械で構成される反射ミラーを静電駆動する場合は、ミラー電極に一定の電圧を印加しても、経時変化により所定のミラー角度を得ることができない。
仮に、出力光ポートの光強度検出にもとづいて、反射ミラー角度をフィードバック制御したとしても、経時変化が大きい場合には、応答の悪化によりスイッチング時間が通常よりも長くなり、光通信システムの性能及び信頼性を損なう可能性がある。
【０００６】
また、上記光スイッチでは、反射ミラーの可動部分における経時的な劣化などに起因し、スイッチング不良が起る可能性がある。このような状況を認識することなく、上位システムが光スイッチの使用を継続した場合には、光スイッチが突然不通状態に陥り、光通信システムの信頼性が低下する可能性がある。
この問題に対処するために、上位システムから光スイッチに動作チェックを指令し、その結果を確認してから、光スイッチに光信号を通すことが提案される。しかしながら、この場合には、上位システムの負担が増大するため、光通信システムの性能が低下する不都合がある。
【０００７】
本発明は、上記の事情にかんがみなされたものであり、サブシステムの動作特性を自己診断することにより、上位システムの負担を軽減しつつ、光通信システムの信頼性を向上させることができ、また、光スイッチ部の動作制御に関するキャリブレーションを行うことにより、スイッチング時間を短縮して光通信システムの性能を向上させることができる光スイッチサブシステムの提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の光スイッチサブシステムは、光信号を入力する複数の入力光ポートと、光信号を出力する複数の出力光ポートと、微小電気機械を用いて構成され、複数の前記入力光ポートと複数の前記出力光ポートとの間で光路のスイッチングを行う光スイッチ部と、上位システムからの命令により、前記光スイッチ部をスイッチング動作させる制御部とから構成される光スイッチサブシステムであって、前記光スイッチサブシステムの動作特性を測定し、その測定結果に関して自己診断を行う自己診断手段を備える構成としてある。
【０００９】
光スイッチサブシステムをこのような構成にすれば、光スイッチサブシステム内の動作特性について自己診断を行うことが可能になる。
これにより、光スイッチサブシステムの信頼性を高めることができるとともに、上位システムの負担を軽減して、光通信システムの性能を向上させることができる。
【００１０】
また、本発明の光スイッチサブシステムは、前記動作特性が、前記光路のスイッチング時間で構成してある。
光スイッチサブシステムをこのような構成にすれば、光スイッチ部におけるスイッチング動作時の状況を把握することができるため、光スイッチ部の不具合による通信障害などを事前に防止することが可能になる。
これにより、光スイッチサブシステム及び光通信システムの信頼性を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明の光スイッチサブシステムは、前記動作特性が、前記光スイッチ部に入力する制御入力値、または、制御入力値を算出するために用いる制御器内部の状態変数で構成してある。
光スイッチサブシステムをこのような構成にすれば、光スイッチ部における反射ミラー角度保持動作時（光信号通信時）の状況を把握することができるため、光スイッチ部の不具合による通信障害などを事前に防止することが可能になる。これにより、光スイッチサブシステム及び光通信システムの信頼性を向上させることができる。
【００１２】
また、本発明の光スイッチサブシステムは、前記自己診断手段が、前記自己診断の結果を前記上位システムに通知する構成としてある。
光スイッチサブシステムをこのような構成にすれば、上位システムが、光スイッチサブシステムの動作状況を把握できるため、光スイッチサブシステムの不具合による通信障害を上位システム側で防止することが可能になる。
これにより、光通信システムの信頼性を向上させることができる。
【００１３】
また、本発明の光スイッチサブシステムは、前記自己診断手段が、前記動作特性をランク分けし、このランク情報を前記上位システムに通報する構成としてある。
光スイッチサブシステムをこのような構成にすれば、上位システムが、光スイッチサブシステムの詳細な動作状況を把握できるため、光スイッチサブシステムのスイッチング可否に関する二値的な判断だけでなく、通報内容の経時的な変化にもとづいて、故障の予測なども行うことが可能になる。
これにより、光スイッチサブシステムの不具合による通信障害を上位システム側で事前に防止し、光通信システムの信頼性を更に向上させることができる。
【００１４】
また、本発明の光スイッチサブシステムは、前記自己診断が、前記上位システムのからの命令によることなく行われる構成としてある。
光スイッチサブシステムをこのような構成にすれば、上位システムに負担をかけることなく、光スイッチサブシステム内の動作特性について自己診断を行うことが可能になる。
これにより、上位システムの負担を更に軽減して、光通信システムの性能を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明の光スイッチサブシステムは、光信号を入力する複数の入力光ポートと、光信号を出力する複数の出力光ポートと、微小電気機械を用いて構成され、複数の前記入力光ポートと複数の前記出力光ポートとの間で光路のスイッチングを行う光スイッチ部と、上位システムからの命令により、前記光スイッチ部をスイッチング動作させる制御部とから構成される光スイッチサブシステムであって、前記光スイッチ部の動作制御に関するキャリブレーションを行うキャリブレーション手段を備える構成としてある。
【００１６】
光スイッチサブシステムをこのような構成にすれば、光スイッチ部の経時変化による応答の悪化を改善し、スイッチング時間を短縮することが可能になる。
また、キャリブレーションは、光スイッチサブシステム側の判断で実行できるため、上位システムの負担を軽減して、光通信システムの性能を向上させることができる。
【００１７】
また、本発明の光スイッチサブシステムは、前記キャリブレーションが、前記光スイッチ部に入力する制御入力の制御器出力補正値を対象として行われる構成としてある。
光スイッチサブシステムをこのような構成にすれば、制御器出力補正値のずれによる応答の悪化を改善し、スイッチング時間を短縮することができる。
【００１８】
また、本発明の光スイッチサブシステムは、前記キャリブレーションが、前記光スイッチ部に入力する制御入力と、前記光スイッチ部の制御出力との変換補正ゲインを対象として行われる構成としてある。
光スイッチサブシステムをこのような構成にすれば、反射ミラー駆動におけるオーバーシュートを抑制し、スイッチング時間を短縮することができる。
【００１９】
また、本発明の光スイッチサブシステムは、前記キャリブレーションが、前記上位システムからの命令によることなく、光スイッチサブシステムの起動時及び所定時間毎に行われる構成としてある。
光スイッチサブシステムをこのような構成にすれば、上位システムに負担をかけることなく、定期的にキャリブレーションを実行することができる。
【００２０】
また、本発明の光スイッチサブシステムは、光信号を入力する複数の入力光ポートと、光信号を出力する複数の出力光ポートと、微小電気機械を用いて構成され、複数の前記入力光ポートと複数の前記出力光ポートとの間で光路のスイッチングを行う光スイッチ部と、上位システムからの命令により、前記光スイッチ部をスイッチング動作させる制御部とから構成される光スイッチサブシステムであって、前記光スイッチサブシステムの動作特性を測定し、その測定結果に関して自己診断を行う自己診断手段と、前記光スイッチ部の動作制御に関するキャリブレーションを行うキャリブレーション手段とを備える構成としてある。
【００２１】
光スイッチサブシステムをこのような構成にすれば、光スイッチサブシステム内の動作特性について自己診断を行うことが可能になる。
また、光スイッチ部の経時変化による応答の悪化を改善し、スイッチング時間を短縮することが可能になる。
これにより、光スイッチサブシステムの信頼性を高めることができるとともに、上位システムの負担を軽減して、光通信システムの性能を向上させることができる。
【００２２】
また、本発明の光スイッチサブシステムは、前記キャリブレーションが、前記光スイッチ部に入力する制御入力の制御器出力補正値を対象とし、前記自己診断が、前記制御器出力補正値にもとづいて行われる構成としてある。
光スイッチサブシステムをこのような構成にすれば、キャリブレーションの対象である制御器出力補正値にもとづいて、光スイッチ部などの状況を正確に自己診断することが可能になる。
これにより、光スイッチサブシステムの不具合による通信障害などを事前に防止し、光通信システムの信頼性を向上させることができる。
【００２３】
また、本発明の光スイッチサブシステムは、前記キャリブレーションが、前記光スイッチ部に入力する制御入力と、前記光スイッチ部の制御出力との変換補正ゲインを対象とし、前記自己診断が、前記変換補正ゲインにもとづいて行われる構成としてある。
光スイッチサブシステムをこのような構成にすれば、キャリブレーションの対象である変換補正ゲインにもとづいて、光スイッチ部などの状況を正確に自己診断することが可能になる。
これにより、光スイッチサブシステムの不具合による通信障害などを事前に防止し、光通信システムの信頼性を向上させることができる。
【００２４】
また、本発明の光スイッチサブシステムは、前記自己診断にて故障と診断したとき、前記キャリブレーションを実行する構成としてある。
光スイッチサブシステムをこのような構成にすれば、故障診断の原因が、キャリブレーションによって解消されることを期待できる。
【００２５】
また、本発明の光スイッチサブシステムは、前記キャリブレーションの実行後、前記自己診断を再度実行し、ここで故障と診断したとき、前記上位システムに通知を行う構成としてある。
光スイッチサブシステムをこのような構成にすれば、故障診断の原因が、キャリブレーションによって解消された場合、上位システムへの通報を回避することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
まず、本発明の第一実施形態について、図１を参照して説明する。
図１は、本発明の第一実施形態における光スイッチサブシステムの概略構成を示すブロック図である。
【００２７】
この図に示すように、光スイッチサブシステム１は、サブシステム制御部１１と、スイッチモジュール制御部１２と、ドライバ回路１３と、光スイッチ部１４と、メモリ１５と、入力光ファイバ１６と、出力光ファイバ１７と、光強度モニタ１８と、光源１９とを備えている。
【００２８】
サブシステム制御部１１は、上位システム２０とのインタフェースを持ち、光スイッチサブシステム１全体の制御を行う。スイッチモジュール制御部１２は、サブシステム制御部１１からの命令に応じて、光スイッチ部１４のミラー駆動制御を行う。ドライバ回路１３は、スイッチモジュール制御部１２から出力されたミラー駆動用の制御電圧を、光スイッチ部１４の静電駆動に必要な電圧に増幅する。
【００２９】
光スイッチ部１４は、微小電気機械チップ（ＭＥＭＳチップ）を用いて構成されている。光スイッチ部１４には、静電駆動により所定の角度に動作される複数の反射ミラー（図示せず）と、複数の入力光ファイバ１６が接続される複数の入力光ポート（図示せず）と、複数の出力光ファイバ１７が接続される複数の出力光ポート（図示せず）とが構成されている。
【００３０】
光スイッチ部１４は、ドライバ回路１３からの駆動電圧を入力すると、これを所定の反射ミラーの電極に印加する。このとき、反射ミラーは、静電気力により所定の角度に駆動され、所定の入力光ポートと所定の出力光ポートとを光学的に接続する。このようなミラー駆動を様々なパターンで行うことにより、入力光ファイバ１６の各ポートと、出力光ファイバ１７の各ポートと間の光学的な接続を、任意にスイッチングすることが可能になる。
【００３１】
メモリ１５は、サブシステム制御部１１又はスイッチモジュール制御部１２に接続され、ミラー駆動に関する制御パラメータを記憶する。この制御パラメータには、例えば、光スイッチ部１４における所定の入出力ポート間の接続に必要な各反射ミラー電極への印加電圧値と、微動・粗動などのミラー駆動に必要な各種パラメータと、光強度基準値と、前回サンプリングまでのミラー駆動に関する履歴データとが含まれている。
なお、メモリ１５は、サブシステム制御部１１とスイッチモジュール制御部１２との双方に接続され、データのやり取りが可能なデュアルポートＲＡＭであってもよい。
【００３２】
光強度モニタ１８は、タップカプラ（図示せず）と、フォトダイオード（図示せず）とを備えている。タップカプラは、出力光ファイバ１７の指定ポートから出力光の一部（例えば１０％）を分岐する。フォトダイオードは、分岐した出力光の光／電気変換を行い、出力光ファイバ１７内における出力光の光強度に応じたアナログ信号を出力する。
【００３３】
光源１９は、レーザ発光ダイオード（図示せず）と、タップカプラ（図示せず）とを備えている。レーザ発光ダイオードは、光スイッチ部１４のスイッチング動作の試験・測定のための試験光を発光する。タップカプラは、試験光を入力光ファイバ１６の指定ポートへ入力する。
【００３４】
図２は、第一実施形態におけるサブシステム制御部の機能構成を示すブロック図である。
この図に示すように、サブシステム制御部１１は、ＣＰＵ１１１と、タイマ１１２と、光強度測定器１１３とを備えている。
タイマ１１２は、ＣＰＵ１１１からのコマンドに応じて時間をカウントし、経過時間を計測する。光強度測定器１１３は、ＣＰＵ１１１からの選択出力ポート信号に応じて、光強度モニタ１８の指定ポートからアナログ光強度信号を入力し、これをデジタル数値化してＣＰＵ１１１に光強度測定値として供給する。
【００３５】
ＣＰＵ１１１は、上位システム２０やスイッチモジュール制御部１２との通信機能を備える。
上位システム２０との通信機能には、光ファイバ通信ネットワーク上に接続された上位システム２０から所定ポート間の接続命令２１を受信する機能と、所定ポート間の接続完了通知２２を上位システム２０へ送信する機能とが含まれている。
また、スイッチモジュール制御部１２との通信機能には、接続命令２１をスイッチモジュール制御部１２へ出力する機能と、光強度測定器１１３からの光強度測定値をスイッチモジュール制御部１２へ通知する機能と、スイッチモジュール制御部１２からの接続結果情報を読み込む機能とが含まれている。
【００３６】
そして、ＣＰＵ１１１は、メモリ１５からの読み込みデータ、光源１９への発光コマンド、スイッチモジュール制御部１２からのデータ、光強度測定器１１３からのデータ、タイマ１１２からのカウント結果などを処理（集計、比較判断、演算など）し、光スイッチサブシステム１の全体制御を行う。
【００３７】
図３は、第一実施形態におけるスイッチモジュール制御部の機能構成を示すブロック図である。
この図に示すように、ＣＰＵ１２１と、スイッチング回路１２２とを備えている。
ＣＰＵ１２１は、サブシステム制御部１１からの接続命令２１に応じて、光スイッチ部１４上の各反射ミラーの駆動制御や演算処理を行う。そのため、ＣＰＵ１２１は、一定間隔のサンプリング時間で各パラメータやデータを読み込み、その処理結果である制御電圧を、スイッチング回路１２２を経由してドライバ回路１３に出力する。
【００３８】
また、ＣＰＵ１２１は、メモリ１５から読み込んだ所定の反射ミラーに関する光強度基準値と、サブシステム制御部１１から読み込んだ光強度測定値とを比較・判断し、その結果をサブシステム制御部１１に通知する機能も備えている。
【００３９】
図４は、第一実施形態におけるフィードバック制御系の構成を示すブロック図である。
この図に示すように、フィードバック制御系は、制御対象３０と、制御器３１と、比較部３２とを備えている。
制御対象３０は、ＣＰＵ１２１が制御動作を行うために反射ミラー部分をモデル化した部分である。例えば、スイッチング回路１２２と、ドライバ回路１３と、光スイッチ部１４と、光強度モニタ１８と、光強度測定器１１３と、ＣＰＵ１１１とにおける機能の一部分を含み、制御器３１のパラメータを算出するためにモデル化した部分である。
【００４０】
制御対象３０は、制御器出力３５を入力し、制御出力３３を出力する。このとき制御出力３３には、光強度測定値を用いる。
また、光強度測定器１１３の代わりに、ＸＹ座標を検出する２次元ポジションセンサを用いた場合には、制御出力としてＸＹ座標値を用いる。
また、電荷の測定やヒンジ部の電気抵抗などから反射ミラー角度を算出する角度センサを用いた場合には、制御出力としてミラー角度を用いる。
【００４１】
制御器３１は、例えば、ＰＩＤ補償器と状態オブザーバとを備えている。また、位相進み遅れ補償器、Ｈ∞制御器、外乱オブザーバ、非線形ゲイン制御器など、線形あるいは非線形の制御器を用いることができる。
制御器３１は、光スイッチ部１４に設けられた所定反射ミラー電極への印加電圧（プリセット値）、制御器３１への変数、基準値（Ｉｒｅｆ）などの制御パラメータ及びデータ３７を、一定サンプリング周期でメモリ１５から入力する。
また、制御器３１は、制御出力３３及び目標値入力３４を、一定サンプリング周期でサブシステム制御部１１から入力する。
そして、制御器３１は、これらをもとにミラー駆動に関する制御・演算処理を行い、制御器出力３５を出力する。
【００４２】
比較部３２は、制御出力３３と、メモリ１５から読み込まれた基準値（Ｉｒｅｆ）３６との比較行う部分である。比較部３２は、制御出力３３と基準値３６とを入力し、判定結果３８を出力する。ここで、制御出力３３として光強度を選択した場合には、基準値として光強度基準値を用いる。なお、本実施形態では比較部３２への入力を制御出力３３としているが、制御入力４５、制御器出力補正値４３、変換補正ゲインなどを比較部３２への入力とする場合も本発明に含まれる。
【００４３】
つぎに、第一実施形態における光スイッチサブシステム１の全体動作について、図５を参照して説明する。
図５は、第一実施形態における光スイッチサブシステムの全体動作を示すフローチャートである。
【００４４】
この図に示すように、光スイッチサブシステム１は、所定の初期設定（図５のＳ１）を行った後、制御動作モードとなる。
制御動作モードでは、所定のサンプリング間隔にて、一つの入力光ポートと、それに接続された出力光ポートとに関する反射ミラー制御を行った後、次の入力光ポートに制御対象が順次切り換えられる。
【００４５】
この制御動作モードには、通信モードと、スイッチングモードとの２種類がある。通信モードは、制御対象となった入出力光ファイバ１６、１７のポート間が、光通信に必要な光強度を保つように、それぞれの反射ミラー毎の制御パラメータ設定、光強度測定、演算制御及びドライバ出力を行うフィードバック制御である（図５のＳ２）。
【００４６】
スイッチングモードは、入出力光ファイバ１６、１７の所定ポート間接続を切り換えるために、まず、切り換え対象以外の反射ミラーの状態量を保持する。その後、光を通さずに光スイッチ部１４の反射ミラー角度を変化させる粗動モード（図５のＳ３）を行う。さらにその後、光源１９からの光強度を観測しながらミラー角度の微調整を行う微動フィードバックモード（図５のＳ４）を行う。この連続する２種類のモードで反射ミラー角度が変更される。
【００４７】
つぎに、第一実施形態におけるスイッチング時（反射ミラー駆動による光路切り換え動作時）の自己診断動作（自己診断手段）について、図６〜図９を参照して説明する。
図６は、第一実施形態における自己診断動作（スイッチング時）を示すフローチャート、図７は、自己診断動作におけるスイッチ動作指示を示すフローチャート、図８は、自己診断動作におけるスイッチングモードミラー駆動を示すフローチャート、図９は、自己診断動作におけるランク判断を示すフローチャートである。
【００４８】
スイッチング時においては、上位システム２０からサブシステム制御部１１に対して所定ポート間の接続命令２１が出力される。この命令にしたがい、サブシステム制御部１１は、図６に示す動作を行う。
【００４９】
サブシステム制御部１１のＣＰＵ１１１は、接続命令２１を受けると、スイッチ動作指示を行う（図６のＳ１）。
図７に示すように、接続命令を受信すると（図７のＳ１）、スイッチモジュール制御部１２に、該当するポート番号を供給し（図７のＳ２）、タイマ１１２のカウントをスタートさせる（図７のＳ３）。
更に、光強度モニタ１８に対して、出力ポートの選択指示と、光強度測定器１１３への出力指示とを行う。その後、光強度測定器１１３は、供給された光強度信号のデジタル化処理を開始する（図７のＳ４）。また、光源１９に対してテスト光の発光を指示する（図７のＳ５）。
【００５０】
つぎに、スイッチモジュール制御部１２に対してスイッチングモードミラー駆動を指示する（図６のＳ２）。
図７に示すように、スイッチモジュール制御部１２は、前述した粗動モード及び光強度による微動フィードバック制御動作を行う。
【００５１】
スイッチモジュール制御部１２のＣＰＵ１２１は、入力された所定ポート間の接続に必要な各ミラー電極への制御入力のプリセット値、制御器への変数、光強度基準値などのデータをメモリ１５から読み取る（図８のＳ１）。
その後、光スイッチ部１４の反射ミラーが所定ポート間を接続するように、所定の角度を目標として所定ミラー電極への制御電圧を演算処理し、ドライバ回路１３に出力する（図８のＳ２）。
ドライバ回路１３は、入力された制御電圧を増幅し、所定ミラー電極に駆動電圧を印加し、反射ミラーを駆動する（図８のＳ３）。これらＳ２及びＳ３のステップにおいて粗動モード動作を行う。
【００５２】
粗動モード完了後、光源１９にテスト光発光コマンドを出力する（図８のＳ４）。その後、所定出力ポートに接続された光強度モニタ１８からテスト光強度信号が光強度測定器１１３に入力される。このテスト光強度信号は数値化され、ＣＰＵ１１１に供給されると同時に、スイッチモジュール制御部１２に入力される（図８のＳ５）。
【００５３】
スイッチモジュール制御部１２では、メモリ１５から読み込まれた光強度基準値Ｉｒｅｆと、Ｓ５にて測定された光強度Ｉとを比較し（図８のＳ６）、光強度基準値Ｉｒｅｆよりも小さい場合には、制御器出力演算を行って制御電圧を出力し（図８のＳ７）、ドライバ回路１３により所定ミラーを駆動する（図８のＳ８）。
これらＳ５〜Ｓ８のステップにより、光強度信号による微動フィードバック制御が行われ、所定ポート間の接続を目指す。
【００５４】
光強度Ｉが光強度基準値Ｉｒｅｆ以上となった場合には、テスト光終了コマンドを光源１９に出力し（図８のＳ９）、スイッチモジュール制御部１２は、サブシステム制御部１１に対して完了通知を行う（図８のＳ１０）。
完了通知を受けたサブシステム制御部１１のＣＰＵ１１１は、Ｓ１にて開始したタイマカウントを停止し、Ｓ１から完了通知を受けた時間までの経過時間を算出する（図６のＳ４）。
【００５５】
つぎに、サブシステム制御部１１のＣＰＵ１１１が得たスイッチング時間と、予め接続ミラー毎に基準として設定されている値及び最大許容値（例えば、基準値が７ｍＳで、最大許容値１０ｍＳ）とを比較し、ランク分け判断を行う。
ここで設定されている基準値は、装置のスイッチ素子数（規模）、駆動する反射ミラー配置、接続するポートにより異なり、ＭＥＭＳミラー素子の製造のばらつきなども考慮して設定される。また、最大許容値は、上位システム２０において、光スイッチサブシステム１が不良と判断されない最大値などとする（図６のＳ５）。
【００５６】
例えば、図９に示すように、スイッチング時間が基準値の＋１０％〜−２０％の範囲内（図９のＳ１）にあれば、Ａとランクする（図９のＳ２）。この場合には、反射ミラーの駆動に問題はなく、正常に駆動していると判断する。
つぎに、＋１０％〜２０％の範囲外の場合において、スイッチング時間が基準値の０．８倍以下（図９のＳ３）、または、最大許容値以下（図９のＳ４）の場合には、前回の接続時におけるスイッチング時間との比較を行い、変動が５０％以内（図９のＳ５）であれば、ランクＡ’とする（図９のＳ６）。このランクでは、反射ミラーの動作は上位システム２０の通信には問題ないものであるが、動作としては要注意と判断する。
そして、それ以外のものについては、ランクＢとし（図９のＳ７）、使用不可ミラーと判断する。これは、ミラーの動作が緩慢であり、動作が不安定になっているからである。
【００５７】
上記の動作で得たデータは、メモリ１５に格納され、次回のスイッチング時のランク判断材料として用いる（図６のＳ６）。
その後、サブシステム制御部１１は、スイッチング終了通知、ランク情報（使用不可の場合はスイッチ動作不可情報）などを上位システム２０に完了通知２２として通知する（図６のＳ７）。
これにより、光スイッチサブシステム１におけるスイッチング時の自己診断動作が完了する。
【００５８】
なお、スイッチング時間に関する判断基準やランク数は、ここで挙げたものに限定されるわけではなく、光スイッチのミラー素子数、配置、素子特性、駆動条件などによって変化し得るものである。
例えば、ランクＢと判断されたものを、更に反射ミラーの駆動角度により細分化し、小角度及び大角度でのスイッチング時間をクラス分けしてもよい。また、上位システム２０に通知する情報についても、ランクだけではなく、スイッチング時間自体を通知することができる。
【００５９】
上記のように構成された第一実施形態によれば、上位システム２０からの命令により光スイッチ部１４のポート接続動作を行う際、光スイッチサブシステム１内にてスイッチング時間を計測する。このスイッチング時間は、基準値や最大許容値との比較により、ランク分けされ、上位システム２０にスイッチング完了通知と共に通知される。
【００６０】
これにより、上位システム２０では、スイッチング可否に関する二値的な情報だけでなく、スイッチング動作の状況に関する情報が提供されることとなり、スイッチング不具合、動作不能といった故障予測に関する判断材料とすることができる。
したがって、これら動作状況に関する情報を活用することにより、突然の不通を避けることが可能となり、光通信ネットワークの信頼性を高めることが可能となる。
【００６１】
また、上位システム２０は、ランク分けされた情報を元に、要注意の接続ポートを判断することができる。そして、このような接続ポートは、予備ポートに振り分けることができるため、上位システム２０で用いるファイバの再構成、要求される通信品質の応じたポート配置の再構成などを行うことにより、資源の有効活用が可能となる。
【００６２】
［第二実施形態］
つぎに、本発明の第二実施形態について、図１０及び図１１を参照して説明する。但し、前記実施形態と共通する構成については、符号を援用し、詳細な説明を省略する。
図１０は、第二実施形態における自己診断動作（光信号通信時）を示すフローチャート、図１１は、自己診断動作におけるランク判断を示すフローチャートである。
【００６３】
第二実施形態の光スイッチサブシステム１は、ハードウエア的に見ると、第一実施形態のものとほぼ同じであるが、自己診断動作を光信号通信時（反射ミラーの角度保持状態）に行う点が第一実施形態と相違している。
【００６４】
光信号通信時においては、第一実施形態で説明したように、光スイッチサブシステム１が入出力光ポートの接続状態を維持する。つまり、光スイッチ部１４の反射ミラーが一定の角度を保持するように、所定のサンプリング周期でスイッチモジュール制御部１２によるフィードバック制御を行っている。
【００６５】
図１０に示すように、所定ポート間が接続された通信時においては、スイッチモジュール制御部１２がメモリ１５から前回サンプリング時のデータを含む制御パラメータを読み取る（図１０のＳ１）。また、サブシステム制御部１１からのデータによる光強度測定を行う（図１０のＳ２）。
これらの値を元に制御演算を行い（図１０のＳ３）、制御入力をドライバ回路１３へ供給し、ミラー駆動を行う（図１０のＳ４）。制御演算で新たに得られた制御入力などの制御パラメータは、再度メモリ１５に記憶され、次回サンプリング時の制御パラメータとして使用される。
【００６６】
サブシステム制御部１１では、図１１に示すように、制御パラメータのうち、制御器出力のプリセット値と、今回サンプリング時の制御演算によって新たに得られた制御器出力との比較（差分）を行う。
今回の制御器出力がプリセット値と同一であれば差分は０となる。差分が±Ｎ以内（図１１のＳ１）の場合には、ランクＡとする（図１１のＳ２）。この場合には、反射ミラーの駆動に問題はなく、正常に通信が行われていると判断する。
【００６７】
ここでＮは、光強度レベルが変化しない範囲内のミラー角度変動に相当する制御入力であり、反射ミラー径、配置、スイッチ規模、スイッチ素子特性（角度−電圧）によって変化する数値である。
差分が±Ｎ〜±Ｍ（Ｍ＞Ｎ）の場合（図１１のＳ３）、ランクＡ’とする（図１１のＳ４）。このランクでは、反射ミラーの動作は上位システム２０の通信には問題ないものであるが、光強度に劣化が見られると判断する。
【００６８】
ここでＭは、光強度が通信に支障ないレベルに劣化したミラー角度に相当する制御入力であり、ランクＡの場合と同様に諸条件によって変化する数値である。差分が±Ｍ以上の場合は、ランクＢとする（図１１のＳ５）。このランクでは、光強度の劣化が制御可能範囲以上であり、通信に支障があるため使用不可と判断する。
その後、以上の判断結果を上位システム２０に通知する。
【００６９】
なお、ここでは、ランク判断値を、今回サンプリング時の制御器出力とプリセット値との差分として説明したが、過去のサンプリング時における差分の全て、あるいは一部をメモリ１５に記憶し、この差分の推移を判断基準としてもよい。
【００７０】
上記のように構成された第二実施形態によれば、第一実施形態とほぼ同じ効果を発揮することができる。しかも、第二実施形態では、光スイッチ部１４が反射ミラー角度保持動作時（光信号通信時）であっても、光スイッチ部１４の自己診断を行うことができるという利点がある。その結果、光スイッチ部１４の不具合による通信障害などを事前に防止し、光スイッチサブシステム１及び光通信システムの信頼性を向上させることができる。
【００７１】
［第三実施形態］
つぎに、本発明の第三実施形態について、図１２を参照して説明する。但し、前記各実施形態と共通する構成については、符号を援用し、詳細な説明を省略する。
図１２は、第三実施形態におけるフィードバック制御系の構成を示すブロック図である。
【００７２】
第三実施形態の光スイッチサブシステム１は、ハードウエア的に見ると、前記実施形態のものとほぼ同じであるが、光スイッチ部１４の制御に関するキャリブレーション動作を行うとともに、キャリブレーションの対象となる制御器出力補正値（制御入力プリセット値）にもとづいて自己診断動作を行う点が前記実施形態と相違している。
また、第三実施形態においては、システム起動時、所定時間毎、故障診断後などにキャリブレーションを実行するが、その点は、以降の実施形態も同じである。
【００７３】
図１２に示すように、フィードバック制御系は、制御対象３０と、制御器３１と、比較部３２と、制御器出力補正部４０と、信号加算部４１と、ゲイン補正部４２とを備えている。
制御器出力補正部４０は、制御器３１が算出した制御器出力３５の補正に使用される制御器出力補正値４３（所定反射ミラー電極への制御入力のプリセット値）を演算する。
【００７４】
制御器出力補正値４３（プリセット値）は、過渡特性の改善を目的とし、反射ミラーの角度に応じて定常外乱やモデル化相当分を補正するためのもので、制御器出力３５や制御器状態量（図示せず）にもとづいて算出される。
例えば、反射ミラーが一定の角度を保持する際に、制御器出力３５が０にならずにある値を出力する場合、制御器出力３５から算出した値（ある時刻の値、ある時間の一定値、ある時間の加算平均値、ある時間の最大値、ある時間の最小値、ある時間の最大値と最小値の和の１／２など）を制御器出力補正値４３とする。
【００７５】
また、制御器３１をＰＩＤ制御器により構成する場合には、制御器出力３５の代わりに積分器の状態量に定数を掛けた値から算出した制御器出力補正値４３（プリセット値）とする。
さらに、位相進み・遅れ補償器では、制御器出力３５の代わりに補償器の内部状態量に定数を掛けた値から算出した値を制御器出力補正値４３（プリセット値）とする。
このほか、制御器の状態量に定数や変数を掛けた値を制御器出力補正値４３（プリセット値）とする。
【００７６】
信号加算部４１は、複数の信号を加算して補正制御器出力４４を算出する部分である。信号加算部４１は、制御器出力３５と制御器出力補正値４３（プリセット値）とを入力し、補正制御器出力４４を出力する。
【００７７】
ゲイン補正部４２は、制御入力４５から制御出力３３までの定常ゲインが変動した場合、変動量を推定し、補正制御器出力４４から制御出力３３までの定常ゲインが設計値と一致するような補正を行う部分である。
例えば、ゲイン補正部４２は、変数として補正ゲインを有する。補正ゲインは、制御対象の設計モデルのゲインと、実際のミラーのゲインとが等しい場合を１とする変数などであり、制御対象の設計モデルのゲインと、実際のミラーのゲインとの違いが生じた場合に、制御器出力３５を補正する変数で定義する。
【００７８】
つぎに、第三実施形態における制御器出力補正値（制御入力プリセット値）のキャリブレーション動作（キャリブレーション手段）について、図１３を参照して説明する。
図１３は、第三実施形態におけるキャリブレーション動作（制御器出力補正値）を示すフローチャートである。
【００７９】
この図に示すように、制御器出力補正値のキャリブレーション動作は、開始コマンドを受けて制御系を選択する（図１３のＳ１０１）。続いて、制御器出力補正値４３（プリセット値）を計算するために必要な変数の初期化を行う（図１３のＳ１０２）。
つぎに、制御系を切り換えたことによる過渡特性が収まるまで、Ｘサンプリング（Ｘは任意の数）の間、補正値演算の開始を待つ（図１３のＳ１０３）。過渡特性待ちが終了したあと、新たにＹサンプリング（Ｙは任意の数）時間が経過したかどうか判定する（図１３のＳ１０４）。
【００８０】
Ｙサンプリング時間が経過しない場合には、制御器出力３５の平均化など、制御器出力補正値４３（プリセット値）を算出するための演算を行い（図１３のＳ１０５）、制御動作を続ける。
Ｙサンプリング時間が経過した後、制御器出力補正値４３（プリセット値）を確定させ、メモリ内に格納されている制御器出力補正値テーブルを更新する（図１３のＳ１０６）。そして、キャリブレーション動作を終了する。
【００８１】
なお、図１３のキャリブレーション動作において、制御系選択（Ｓ１０１）と変数初期化（Ｓ１０２）の順番は入れ替えてもよい。また、変数初期化（Ｓ１０２）と切り換え直後の過渡特性待ち（Ｓ１０３）の順番は入れ替えてもよい。
【００８２】
つぎに、上記キャリブレーション動作の具体例として、光微動フィードバックモード（光強度を測定し、制御器３１としてＰＩＤ制御器を用いる。）を選択した場合のキャリブレーション動作について、図１４を参照して説明する。
【００８３】
図１４は、第三実施形態における作用を示す波形図である。
この図においては、制御器出力３５の応答を制御器出力波形５０ａに示し、制御器出力補正値４３（プリセット値）の応答を制御器出力補正値波形５１ａに示し、制御入力４５の応答を制御入力波形５２ａに示し、目標値入力３４と制御出力３３との差である光強度誤差の応答を光強度誤差波形５３ａに示し、自己診断で用いる値を基準値５４ａに示す。
【００８４】
光微動フィードバックモードに切り換えた後、制御系の切り換えによる過渡特性が収まるまで待つ（Ｘサンプリング）。つぎに、キャリブレーション開始からＹサンプリングの間、制御器出力波形５０ａの値が０になるように制御器出力補正値４３（プリセット値）の更新値を計算する。
キャリブレーション終了後、電圧補正値波形５１ａは値を更新し、その結果、制御入力５２ａが変化する。また、光微動フィードバック制御系により、制御器出力５０ａも０に収束する。
なお、制御入力５２ａの変化に伴い光強度誤差には過渡特性が生じる。
【００８５】
つぎに、制御器出力補正値４３（プリセット値）のキャリブレーション更新値と、メモリ１５に格納されていた更新前の制御器出力補正値４３（プリセット値）とを比較し、ランク分けする。
図１５に示すように、更新後の更新前に対する相違の比が±Ｎ％以内（図１５のＳ１０１）の場合には、ランクＡとする（図１５のＳ１０２）。この場合には、制御入力に対して得られる反射ミラー角度に問題はなく、所定ポート間の接続及び通信が正常に行われると判断する。
【００８６】
ここでＮは、光強度レベルが一定量以上変化しない範囲内のミラー角度変動に相当する比（更新前後の制御器出力補正値の比）であり、接続ポート、配置、スイッチ規模、スイッチ素子特性（角度−電圧）によって変化する数値である。
相違が±Ｎ〜±Ｍ％（Ｍ＞Ｎ）の場合（図１５のＳ１０３）、ランクＡ’と判断する（図１５のＳ１０４）。このランクでは、所定ポート間の接続及び通信には問題ないが、反射ミラーを接続角度に制御するための制御入力に変化が見られると判断する。
【００８７】
ここでＭは、通信に支障ない範囲内のミラー角度変動に相当する比（更新前後の制御器出力補正値の比）であり、諸条件によって変化する数値である。
相違が±Ｍ％以上の場合（図１５のＳ１０３）、ランクＢとする（図１５のＳ１０５）。このランクでは、制御器出力補正値（プリセット値）の変化が大きく、印加できる最大電圧においても所定ポート間接続に必要な反射ミラー角度が得られない。そのため、通信に支障があるとして使用不可と判断する。
その後、以上の判断結果を上位システム２０に通知する。
【００８８】
なお、ここでは、ランク判断値を、キャリブレーション前後の制御器出力補正値の相違（比）として説明したが、過去のキャリブレーションにおける相違の全て、あるいは一部をメモリ１５に記憶し、この相違の推移を判断基準としてもよい。
【００８９】
上記のように構成された第三実施形態によれば、キャリブレーションによる電圧補正値波形５１ａと基準値５４ａとの比較により自己診断を行い、ランク分けが可能になる。これにより、光スイッチ部１４の不具合による通信障害などを事前に防止し、光スイッチサブシステム１及び光通信システムの信頼性を向上させることができる。
【００９０】
また、第三実施形態では、制御器出力補正値のキャリブレーションを行うため、スイッチング動作における過渡特性を改善することができる。
例えば、ある入出力関係からスイッチング動作を開始して、別の入出力関係を構築する場合における効果を図１６に示す。この図では、キャリブレーション前（制御器出力３５が０以外の値を持つ場合）における光強度誤差の応答を波形５５に示し、キャリブレーション後における光強度誤差の応答を波形５６に示している。
つまり、図１６は、スイッチング動作時の光強度誤差を、キャリブレーション前後で比較し、制御器出力補正値のずれによる応答の悪化が、キャリブレーションによって改善されることを示している。これにより、スイッチング時間を短縮したり、設計時間以内に収めることが可能になる。
【００９１】
［第四実施形態］
つぎに、本発明の第四実施形態について、図１７を参照して説明する。但し、前記各実施形態と共通する構成については、符号を援用し、詳細な説明を省略する。
図１７は、第四実施形態におけるキャリブレーション動作（制御器出力補正値）を示すフローチャートである。
【００９２】
第四実施形態は、第三実施形態と同じフィードバック制御系を用いて制御器出力補正値のキャリブレーションを行うが、キャリブレーションの内容に相違点がある。
すなわち、第三実施形態では、制御器出力補正値テーブルを更新した後、過渡特性による応答波形の乱れが生じる場合がある。これに対して、第四実施形態では、制御器出力補正値テーブルの更新と同時に制御器の状態量の一部または全部をリセット（０に設定）する（図１７のＳ１０６ｂ）。例えば、制御器３１としてＰＩＤ制御器を用いた場合には、積分動作の状態量をリセットする。
【００９３】
また、第四実施形態においても、第三実施形態と同様に、制御器出力補正値４３（プリセット値）のキャリブレーション更新値と、メモリ１５に格納されていた更新前の制御器出力補正値４３（プリセット値）とを比較し、ランク分けを行う。
【００９４】
上記のように構成された第四実施形態によれば、第三実施形態と同様に、キャリブレーションによる電圧補正値波形５１ｂと基準値５４ｂとの比較により自己診断を行い、ランク分けが可能になる。これにより、光スイッチ部１４の不具合による通信障害などを事前に防止し、光スイッチサブシステム１及び光通信システムの信頼性を向上させることができる。
【００９５】
また、第四実施形態では、第三実施形態と同様に、制御器出力補正値のキャリブレーションを行うため、スイッチング動作における過渡特性を改善することができる。
また、第四実施形態では、積分器の状態量をリセットするため、キャリブレーション終了時刻で電圧補正値５１ｂのテーブル値を更新した際、制御器出力波形５０ｂ、制御入力波形５２ｂ、光強度誤差５３ｂにおいて、第三実施形態でみられたような過渡特性の乱れを改善することができる（図１８を参照）。
【００９６】
［第五実施形態］
つぎに、本発明の第五実施形態について、図１９を参照して説明する。但し、前記各実施形態と共通する構成については、符号を援用し、詳細な説明を省略する。
図１９は、第五実施形態におけるフィードバック制御系の構成を示すブロック図である。
【００９７】
第五実施形態は、制御系の構成及びキャリブレーションの対象（光スイッチ部に入力する制御入力と、光スイッチ部の制御出力との変換補正ゲイン）が、前記実施形態と相違している。
第五実施形態のフィードバック制御系は、制御対象３０と、制御器３１と、比較部３２と、制御器出力補正部４０と、信号加算部４１、６１と、ゲイン補正部４２と、加振信号生成部６０とを有する。
【００９８】
加振信号生成部６０は、ゲイン補正部４２の補正ゲインを算出するために、制御入力に加える信号を生成する部分である。加振信号生成部６０は、加振信号６２を出力する。加振信号６２は、単一周波数の正弦波、複数の正弦波を重ね合わせた信号、ステップ状信号、ランプ状信号、白色雑音、白色雑音をフィルタを介して特定周波数を強調させた信号などであり、制御出力３３を意図的に変化させる信号である。
【００９９】
信号加算部６１は、複数の信号を加算してゲイン補正部入力６３を算出する部分である。信号加算部６１は、制御器出力３５と電圧補正値４３とを入力し、ゲイン補正部入力６３を出力する。
【０１００】
また、第五実施形態においては、図２０に示すような開ループ制御系を用いてもよい。図２０に示す開ループ制御系は、制御対象３０と、比較部３２と、制御器出力補正部４０と、信号加算部４１、６１と、ゲイン補正部４２と、加振信号生成部６０とを有する。
制御器出力補正値４３は、ミラー角度を一定にし、加振信号６２は、制御出力３３を変化させる。
【０１０１】
つぎに、第五実施形態における補正ゲインのキャリブレーション動作について、図２１を参照して説明する。
図２１は、第五実施形態におけるキャリブレーション動作（補正ゲイン）を示すフローチャートである。
【０１０２】
この図に示すように、補正ゲインのキャリブレーション動作は、開始コマンドを受けて制御系を選択する（図２１のＳ１１１）。ここでキャリブレーション制御系は、例えば図１９のフィードバック制御系、図２０の開ループ制御系などである。
つぎに、補正ゲインを計算するために、補正制御器出力４４に加振信号６２を加える（図２１のＳ１１２）。続いて、制御系を切り替え加振信号６２を加えたたことによる過渡特性が収まるまで、Ｐサンプリング（Ｐは任意の数）の間、補正値演算の開始を待つ（図２１のＳ１１３）。
【０１０３】
過渡特性待ちが終了したあと、新たにＱサンプリング（Ｑは任意の数）時間が経過したかどうかを判定する（図２１のＳ１１４）。Ｑサンプリング時間が経過しない場合には、制御器出力の平均化など、補正ゲインを算出するために必要な変数の更新を行い（図２１のＳ１１５）、制御動作を続ける。
Ｑサンプリング時間が経過した後、補正ゲインを確定させ、メモリ１５内に格納されている補正ゲインテーブルを更新する（図２１のＳ１１６）。さらに、ゲイン補正部４２の補正ゲインの変更分を制御器出力補正値４３に反映させ、制御器出力補正値テーブルを更新する（図２１のＳ１１７）。そして、キャリブレーション動作を終了する。
【０１０４】
つぎに、上記キャリブレーション動作の具体例として、図２０の開ループ制御系を選択し、加振信号として単一周波数の正弦波加えた場合のキャリブレーション動作について、図２２を参照して説明する。
【０１０５】
図２２は、第五実施形態における加振信号と光強度の応答波形を示す波形図である。
ここでは、キャリブレーション開始とともに加振信号を加え、Ｐサンプリングの間待つ。つぎに、補正ゲインを算出するための変数を更新する。この例では、算出変数として駆動電圧の振幅と光強度の振幅を用いる。この振幅比は加振信号の加振周波数における制御対象のゲインであるため、実際のミラーのゲインを算出することができる。
【０１０６】
さらに、ここで算出した振幅比と設計モデルで用いたゲインの比を補正ゲインとして定義する。例えば、この加振周波数における設計モデルのゲインをＧ１、算出した振幅比をＧ２とした場合、Ｇ１／Ｇ２を補正ゲインとし、ゲイン補正部４２でゲイン補正部入力６３にＧ１／Ｇ２を掛けて制御入力４５とする。
あるいは、（Ｇ１／Ｇ２−１）を補正ゲインとして、ゲイン補正部でゲイン補正部入力６３に、（Ｇ１／Ｇ２−１）をゲイン補正部入力に掛けた値を加算して制御入力４５とする。
なお、ここでは、加振信号として単一周波数の正弦波を用いたが、加振信号の重ね合わせた信号やステップ状信号信号、矩形波、三角波などの制御出力を変動させる信号を用いてもよい。
【０１０７】
つぎに、制御器出力補正値におけるキャリブレーションの場合と同様に、補正ゲインのキャリブレーション更新値とメモリ１５に格納されていた更新前の補正ゲインとを比較し、ランク分けを行う。なお、ここで使用するランク分けルーチンは、第三実施形態のものと同じである。（図１５を参照）
【０１０８】
更新後の更新前に対する相違の比が±Ｎ％以内の場合には、ランクＡとする。この場合には、印加電圧−反射ミラー角度変換ゲインの変化は少なく、所定ポート間が接続され、通信が正常に行われると判断する。
ここでＮは、光強度レベルが一定量以上変化しない範囲内のミラー角度変動に相当する比（更新前後の補正ゲインの比）であり、接続ポート、配置、スイッチ規模、スイッチ素子特性によって変化する数値である。
【０１０９】
相違が±Ｎ〜±Ｍ％（Ｍ＞Ｎ）の場合、ランクＡ’と判断する。このランクでは、所定ポート間の接続及び通信には問題ないが、印加電圧−反射ミラー角度変換ゲインに変化が見られると判断する。
ここでＭは、通信に支障ない範囲内のミラー角度変動に相当する比（更新前後の補正ゲインの比）であり、諸条件によって変化する数値である。
【０１１０】
相違が±Ｍ％以上の場合、ランクＢとする。このランクでは、補正ゲインの変化が大きく、印加できる最大電圧においても所定ポート間接続に必要な反射ミラー角度が得られない。そのため、通信に支障があるとして使用不可と判断する。
その後、以上の判断結果を上位システム２０に通知する。
【０１１１】
なお、ここでは、ランク判断値を、キャリブレーション前後の補正ゲインとして説明したが、過去のキャリブレーションにおける相違の全て、あるいは一部をメモリ１５に記憶し、この相違の推移を判断基準としてもよい。
【０１１２】
上記のように構成された第五実施形態によれば、キャリブレーションの対象となる補正ゲインの値にもとづいて自己診断を行い、ランク分けが可能になる。これにより、光スイッチ部１４の不具合による通信障害などを事前に防止し、光スイッチサブシステム１及び光通信システムの信頼性を向上させることができる。
【０１１３】
また、第五実施形態では、補正ゲインのキャリブレーションを行うため、スイッチング動作における過渡特性を改善することができる。
図２３に示すように、例えば、反射ミラーのゲインが制御対象の設計モデルからずれてしまうと（１０％増加）、応答波形７２に示すようなオーバーシュートが生じ、ある一定の整定時間が必要になる。
これに対して、キャリブレーションにより補正ゲインを更新した場合は、応答波形７３に示すように、オーバーシュートが抑制され、整定時間を短縮することができる。
【０１１４】
なお、第五実施形態においては、以下に示すキャリブレーション動作を行うようにしてもよく、これを第五実施形態の第２実施例として説明する。
図２４は、第五実施形態におけるキャリブレーション動作（補正ゲイン）の第２実施例を示す波形図である。
この実施例では、図２１の開ループ制御系を選択し、加振信号６２として定常値が一定となる入力を加えて制御出力３３をオフセットさせ、加振信号６２の定常値と制御出力の定常値から補正ゲインを算出する。
【０１１５】
図２４を参照すると、加振信号６２としてステップ状入力を加え、制御入力波形８０を制御対象３０に入力する。この入力によって反射ミラーが駆動され、制御出力波形８１の応答を得る。
補正ゲイン算出変数として制御入力の平均値と制御出力の平均値を用いることにより、これらの比から制御対象ゲインを算出する。
この第２実施例においても、前記第１実施例と同様に、補正ゲインのキャリブレーション更新値と、メモリ１５に格納されていた更新前の補正ゲインとを比較し、ランク分けを行う。
【０１１６】
図２５は、第五実施形態におけるキャリブレーション動作（補正ゲイン）の第３実施例を示す波形図である。
この実施例では、キャリブレーション時間を短縮するために、加振信号６２として、定常値までランプ状に変化する信号を用い、制御入力波形８２を制御対象３０に入力する。この入力によって反射ミラーが駆動され、制御出力波形８３の応答を得る。補正ゲイン算出変数として制御入力の平均値と制御出力の平均値を用いることにより、これらの比から制御対象ゲインを算出する。
【０１１７】
この実施例によれば、第１実施例と同様の効果が得られることに加えて、図２５に示すように過渡特性が改善されるので、キャリブレーション動作に要する時間を短縮することができる。
【０１１８】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではない。例えば、自己診断にて故障と診断したとき、キャリブレーションを実行し、その後、自己診断を再度実行し、ここで故障と診断したとき、上位システム２０に通知を行うようにしてもよい。この場合には、故障診断の原因が、キャリブレーションによって解消されることを期待でき、また、故障診断の原因が、キャリブレーションによって解消された場合には、上位システムへの通報を回避することができる。
【０１１９】
また、前記実施形態では、スイッチング時や光信号通信時に、上位システムからの命令によることなく、動作特性の自己診断を行うが、上位システムから命令を受けたとき、自己診断を行うようにしてもよい。
【０１２０】
また、前記実施形態では、上位システムからの命令によることなく、光スイッチサブシステムの起動時及び所定時間毎にキャブリレーションを行っているが、上位システムから命令を受けたとき、キャリブレーションを行うようにしてもよい。
【０１２１】
また、光スイッチ部に入力する制御入力値を自己診断する場合は、制御入力値そのものを自己診断することなく、制御入力値を算出するために用いる制御器内部の状態変数（状態量）を自己診断するようにしてもよい。
例えば、上記状態変数には、制御器内部で制御出力を推定するオブザーバ（制御対象数式モデル）の推定ミラー角度や推定ミラー角速度、ＰＩＤ制御器における積分器の状態量などが含まれる。
【０１２２】
また、キャリブレーションを、光スイッチ部に入力する制御入力と、光スイッチ部の制御出力との変換補正ゲインを対象として行う場合には、制御出力として、前述したミラー角度、ＸＹ座標値、光強度測定値などを用いることができる。
【０１２３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、光スイッチサブシステム内の動作特性について自己診断を行うことができる。これにより、光スイッチサブシステムの信頼性を高めることができるとともに、上位システムの負担を軽減して、光通信システムの性能を向上させることができる。
【０１２４】
また、光スイッチ部の動作制御に関するキャリブレーションを行うことにより、光スイッチ部の経時変化による応答の悪化を改善し、スイッチング時間を短縮することができる。しかも、このキャリブレーションは、サブシステム側の判断で実行できるため、上位システムの負担を軽減し、光通信システムの性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態における光スイッチサブシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】第一実施形態におけるサブシステム制御部の機能構成を示すブロック図である。
【図３】第一実施形態におけるスイッチモジュール制御部の機能構成を示すブロック図である。
【図４】第一実施形態におけるフィードバック制御系の構成を示すブロック図である。
【図５】第一実施形態における光スイッチサブシステムの全体動作を示すフローチャートである。
【図６】第一実施形態における自己診断動作（スイッチング時）を示すフローチャートである。
【図７】自己診断動作におけるスイッチ動作指示を示すフローチャートである。
【図８】自己診断動作におけるスイッチングモードミラー駆動を示すフローチャートである。
【図９】自己診断動作におけるランク判断を示すフローチャートである。
【図１０】第二実施形態における自己診断動作（光信号通信時）を示すフローチャートである。
【図１１】自己診断動作におけるランク判断を示すフローチャートである。
【図１２】第三実施形態におけるフィードバック制御系の構成を示すブロック図である。
【図１３】第三実施形態におけるキャリブレーション動作（制御器出力補正値）を示すフローチャートである。
【図１４】第三実施形態における作用を示す波形図である。
【図１５】第三実施形態におけるランク分け処理を示すフローチャートである。
【図１６】第三実施形態における効果を示す波形図である。
【図１７】第四実施形態におけるキャリブレーション動作（制御器出力補正値）を示すフローチャートである。
【図１８】第四実施形態における効果を示す波形図である。
【図１９】第五実施形態におけるフィードバック制御系の構成を示すブロック図である。
【図２０】第五実施形態における開ループ制御系の構成を示すブロック図である。
【図２１】第五実施形態におけるキャリブレーション動作（補正ゲイン）を示すフローチャートである。
【図２２】第五実施形態における加振信号と光強度の応答波形を示す波形図である。
【図２３】第五実施形態の効果を示す波形図である。
【図２４】第五実施形態におけるキャリブレーション動作（補正ゲイン）の第２実施例を示す波形図である。
【図２５】第五実施形態におけるキャリブレーション動作（補正ゲイン）の第３実施例を示す波形図である。
【符号の説明】
１　光スイッチサブシステム
１１　サブシステム制御部
１２　スイッチモジュール制御部
１３　ドライバ回路
１４　光スイッチ部
１５　メモリ
１６　入力光ファイバ
１７　出力光ファイバ
１８　光強度モニタ
１９　光源
２０　上位システム
１１１　ＣＰＵ
１１２　タイマ
１１３　光強度測定器
１２１　ＣＰＵ
１２２　スイッチング回路
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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