(57)【要約】【課題】光ファイバが単一または複数分岐に限らず、光伝送路のどの区間で障害が発生したか、正確に検知する。【解決手段】ＯＴＤＲ２１と終端部１２，５２，６２，７２が光伝送路を介してシリアルに接続されたシステムにて、ＯＴＤＲ２１からのパルス光を光スターカプラ４０で分岐させた後に、外部変調器１３，５３，６３，７３で光ファイバ１１，５１，６１，７１毎に割り当てられた周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４で外部変調をかけて浸水センサ３１を通過させるとともに、演算・監視部４１でこの周波数毎の反射光を区別して、光伝送路の監視および障害区間の検知を行う。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送路のそれぞれの端部に光源と反射手段を設け、前記光源から前記光伝送路に伝搬される光の反射光を検出してシステムの障害発生を検知する光伝送路監視システムにおいて、
前記光伝送路を伝搬する光を分岐する第１の分岐手段と、
前記分岐された光をそれぞれ異なる変調度で変調する変調手段と、
前記各光伝送路上に設けられ、所定の周囲環境状態に応じて前記分岐された光を通過させる複数の通過手段と、
前記反射された光を光伝送路から検出する検出手段と、
前記検出された反射光の変調度および光パワーに基づいて障害の発生を検知する障害検知手段とを備えたことを特徴とする光伝送路監視システム。
【請求項２】
前記光伝送路監視システムは、前記第１の変調手段で設定される各変調度と異なる変調度で前記光源からの光を変調する第２の変調手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の光伝送路監視システム。
【請求項３】
前記第１の変調手段は、前記分岐された光をそれぞれ異なる周波数で変調し、
前記検出手段は、前記周波数毎に反射光を検出し、
前記障害検知手段は、前記検出された周波数毎の反射光の光パワーに基づいて障害の発生を検知することを特徴とする請求項１または２に記載の光伝送路監視システム。
【請求項４】
前記検出手段は、前記各光伝送路からの後方散乱光を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光伝送路監視システム。
【請求項５】
前記通過手段は、前記所定の周囲環境状態の変化に応じて、前記光伝送路を伝搬する光に光損失を与えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光伝送路監視システム。
【請求項６】
前記通過手段は、前記所定の周囲環境状態の変化に応じて、前記光伝送路を屈曲させて、前記光伝送路を伝搬する光に曲がり損失を与えることを特徴とする請求項５に記載の光伝送路監視システム。
【請求項７】
前記通過手段は、浸入する水を吸収して膨張する膨潤材によって、前記光伝送路を屈曲させる浸水センサからなることを特徴とする請求項６に記載の光伝送路監視システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、システムの異常を検知する光伝送路監視システムに関し、特に伝搬される光を変調して、その反射光を検出してシステムの異常を検知する光伝送路監視システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光伝送路監視システムは、図４に示すように、光ケーブル１０の中の１心を監視用光ファイバ１１として用いて、この光ケーブル１０の監視および障害位置探索を行うものがあった。この監視用光ファイバ１１のそれぞれの端部には、基地局２０と、監視用光ファイバ１１の端部によって光が反射される様に反射処理が施された終端部１２が接続されている。なお、１３は、通信用光ファイバであり、この通信用光ファイバには、映像、音声およびデータなどの情報が通信されている。また、光ケーブル１０の接続点には、監視用光ファイバ１１に損失増を増加させる浸水センサ３１が設置されたクロージャ３０が接続されている。
【０００３】
基地局２０は、ＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）２１と、制御・監視部２２とから構成され、ＯＴＤＲ２１からこの光ファイバ１１にパルス光を発射しており、制御・監視部２２では、時間軸上で、光源からの漏洩光、入射端のフレネル反射による反射光および光ファイバ中のレーリー散乱による後方散乱光を測定して異常点の評定を行っている。
【０００４】
制御・監視部２２の測定では、光ファイバ１１の長手方向の特性が均一な場合には、反射光は、伝搬時間に対して直線的に減少する波形（光パワー）として測定されるが、浸水した浸水センサ３１によって光に曲がり損失が発生すると、微弱な反射光の光パワーのレベルが極端に減少して測定されていた。
【０００５】
また、監視用光ファイバ１１に断線が生じると、その切断端でフレネル反射がおきて、いったん大きな波形が立った後、急激に減少する波形となって測定されていた。なお、この反射光は、微弱な光パワーなので、制御・監視部２２では、例えば１０ｎによる加算平均によって反射光の測定を行っている。ここで、ｎは、任意の整数である。
【０００６】
しかしながら、最近では、ＣＡＴＶの普及や光アクセスネットワークの普及で、光信号を光カプラで分岐して、別々の複数の光ケーブルに接続された各家庭内の端末である加入者局などに配信する必要性が生じてきた。図５は、その構成を示す構成図である。図において、基地局２０は、光スターカプラ４０を介して複数の光ケーブル１０，５０〜７０と接続されており、光ケーブル１０，５０〜７０の中の１心を監視用光ファイバ１１，５１，６１，７１として用いられており、他の光ファイバ１４，５４，６４，７４は、映像、音声およびデータなどの情報が通信される通信用光ファイバである。該光伝送路の接続点には、少なくとも１組の浸水センサ３１が設置されたクロージャ３０が接続されている。
【０００７】
このような構成のシステムにおいて、図６に示すように、ＯＴＤＲ２１と光スターカプラ４０間の測定結果では、光ファイバの長手方向の特性が均一な場合には、反射光は、伝搬時間に対して直線的に減少する波形（光パワー）として測定されるが、光スターカプラ４０で光の損失が発生して急激に落ち込むこととなる。また、光スターカプラ４０と端末間では、分岐された４つの光ファイバ１１，５１，６１，７１からの光が合波された光の波形が測定されることとなる。また、各端末の位置では、受信された光パワーが大きく上がった後に急激に減少してしまうフレネル反射が発生していた。
【０００８】
この従来例では、光スターカプラ４０と端末間の光ファイバ１１，５１，６１，７１に上記の浸水センサ３１がそれぞれ接続され、この浸水センサ３１が障害の発生を検出すると、その障害の発生した光ファイバからの光が小さくなっていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、この光スターカプラと端末間では、各光ファイバの合わさった光が検出されてしまうので、反射光がトータルで現されるので、光ファイバが４本あると、どの光ファイバで障害が発生したのか特定することができないという問題点があった。
【００１０】
この発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、光ファイバが複数に分岐されていても、複数の光ファイバのどの区間で障害が発生したか、正確に検知することができる光伝送路監視システムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明では、光伝送路のそれぞれの端部に光源と反射手段を設け、前記光源から前記光伝送路に伝搬される光の反射光を検出してシステムの障害発生を検知する光伝送路監視システムにおいて、前記光伝送路を伝搬する光を分岐する第１の分岐手段と、前記分岐された光をそれぞれ異なる変調度で変調する変調手段と、前記各光伝送路上に設けられ、所定の周囲環境状態に応じて前記分岐された光を通過させる複数の通過手段と、前記反射された光を光伝送路から検出する検出手段と、前記検出された反射光の変調度および光パワーに基づいて障害の発生を検知する障害検知手段とを備えたことを特徴とする光伝送路監視システムが提供される。
【００１２】
この発明によれば、光源と反射手段が光伝送路を介してシリアルに接続されたシステムにて、前記光源からの光を複数の光伝送路に分岐させるとともに、分岐された光をそれぞれ異なる変調度で変調し、さらにこの光伝送路にシリアルに接続される通過手段がこの分岐光を通過させる。その後に反射させて、光伝送路を介してこの反射光を検出して、障害検知手段で反射光の変調度および光パワーに基づいて障害の発生を検知することで、光伝送路が複数に分岐されていても、どの区間で障害が発生したか検知可能となる。
【００１３】
この発明の請求項２では、上記発明において、前記光伝送路監視システムは、前記第１の変調手段で設定される各変調度と異なる変調度で前記光源からの光を変調する第２の変調手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、第１の変調手段での分岐後の光変調のみでなく、第２の変調手段によって、光源から発射される光を変調することで、この光源と分岐手段間の光伝送路状態の監視も可能とする。
【００１５】
この発明の請求項３では、上記発明において、前記第１の変調手段は、前記分岐された光をそれぞれ異なる周波数で変調し、前記検出手段は、前記周波数毎に反射光を検出し、前記障害検知手段は、前記検出された周波数毎の反射光の光パワーに基づいて障害の発生を検知することを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、周囲環境状態に応じて通過手段を通過した分岐光のうち、伝送路毎に異なる周波数で変調され、かつ反射された反射光を検出手段で検出し、障害検知手段がこれら変調の異なる反射光の光パワーによって障害を検知することで、複数の光伝送路のどの区間で障害が発生したか検知可能となる。
【００１７】
この発明の請求項４では、上記発明において、前記検出手段は、前記各光伝送路からの後方散乱光を検出することを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、光伝送路毎に変調された光の後方散乱による反射光を検出手段でそれぞれ検出し、この検出された反射光の光パワーによって障害を検知することで、光伝送路が複数に分岐されていても、どの区間で障害が発生したか検知可能となる。
【００１９】
この発明の請求項５では、上記発明において、前記通過手段は、前記所定の周囲環境状態の変化に応じて、前記光伝送路を伝搬する光に光損失を与えることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、通過手段は、検出対象となる周囲環境状態が変化すると、その変化に応じて伝播する光に損失を与えて通過させることで、光パワーのレベルが変化して周囲環境状態の変化を通知する。
【００２１】
この発明の請求項６では、上記発明において、前記通過手段は、前記所定の周囲環境状態の変化に応じて、前記光伝送路を屈曲させて、前記光伝送路を伝搬する光に曲がり損失を与えることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、光伝送路を屈曲させて、光伝送路を伝搬する光に曲がり損失を与えることで、光伝送路を伝搬する光パワーのレベルが変化して周囲環境状態の変化を通知する。
【００２３】
この発明の請求項７では、上記発明において、前記通過手段は、浸入する水を吸収して膨張する膨潤材によって、前記光伝送路を屈曲させる浸水センサからなることを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、周囲環境の１つである水の浸水状態を検出するための浸水センサを用いて光伝送路に圧力を加えて屈曲させて、光伝送路を伝搬する光に損失を与えることで、光伝送路を伝搬する光の光パワーのレベルが変化して周囲環境状態の変化を通知する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下の図１〜図３に添付図面を参照して、この発明にかかる光伝送路監視システムの好適な実施の形態を説明する。なお、以下の図において、図４、図５と同様の構成部分に関しては、説明の都合上、同一符号を付記するものとする。
【００２６】
（実施例１）
図１は、この発明にかかる光伝送路監視システムの構成の実施例１を示す構成図である。図において、この光伝送路監視システムでは、図５の従来例と同様に、基地局２０は、光スターカプラ４０を介して各監視用光ファイバ１１，５１，６１，７１と接続されており、この監視用光ファイバ（以下、単に「光ファイバ」という）１１，５１，６１，７１には、複数のクロージャ３０がそれぞれシリアルに接続されている。この光ファイバ１１，５１，６１，７１の端部には、反射処理された終端部１２，５２，６２，７２がそれぞれ設けられている。
【００２７】
さらに、この光スターカプラ４０と先頭のクロージャ３０間の光ファイバ１１，５１，６１，７１には、それぞれ異なる周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４で各光ファイバに伝搬される光を変調する外部変調器１３，５３，６３，７３が接続されている。
【００２８】
この浸水センサ３１は、クロージャ３０内に配置されており、図２の斜視図に示すように、浸水時に水の吸収によって膨張した膨潤材３１ａが凸部材３１ｂを、上部に設けられた凹部材３１ｃの方向に押し上げて、凸部材３１ｂと凹部材３１ｃ間に介在する監視用光ファイバ１１，５１，６１，７１に下方から圧力がかかって曲げが加わり、この光ファイバ１１，５１，６１，７１を伝搬する光に曲がり損失を与えることで、どの接続部に浸水があったか知らせている。なお、このシステムが構築される周囲環境は、例えば配水管の内部が考えられる。このため、クロージャ−３０内に配水管の水が浸入して光ケーブルの浸水が懸念されるので、浸水センサ３１を設けてクロージャ３０内に浸入する浸水を監視している。
【００２９】
基地局２０は、ＯＴＤＲ２１と、障害区間の評定を行う演算・監視部４１とから構成されている。このＯＴＤＲ２１は、光スターカプラ４０と接続される光ファイバ１にパルス光を発射する電気／光変換部（以下、「Ｅ／Ｏ」という）２２と、光ファイバ１に設けられた光サーキュレータ２３と、光サーキュレータ２３で分岐された反射光を光／電気変換部（以下、「Ｏ／Ｅ」という）２４とから構成されている。
【００３０】
また、演算・監視部４１は、上記の各光ファイバに割り当てた周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４のうち、指定された１つの特定周波数成分からなる電気信号のみを通過させるチューナブル・バンドパスフィルタ（以下、「チューナブルＢＰＦ」という）４２と、入力する信号を増幅するアンプ４３と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部４４と、入力するデジタル信号に基づいて障害区間の評定を行う演算処理部４５と、障害発生の有無や評定された障害区間の表示を行う表示部４６とから構成されている。
【００３１】
このような構成において、ＯＴＤＲ２１のＥ／Ｏ２２は、光ファイバ１を介して光スターカプラ４０にパルス光を発射しており、この光パルスは、光スターカプラ４０で、例えば４つに分岐されて出力される。次に、この光パルスは、外部変調器１３，５３，６３，７３で各光ファイバ１１，５１，６１，７１にそれぞれ割り当てられた周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４で変調された後、光ファイバ１１，５１，６１，７１に出力されている。
【００３２】
この変調された光は、例えば光ファイバの損失、切断やクロージャ３０内の浸水などの周囲環境に異常が発生しない場合には、各光ファイバ１１，５１，６１，７１に配設された浸水センサ３１を通過することとなる。そして、各光ファイバ１１，５１，６１，７１からは、後方散乱光が光ファイバの入射端に戻ってくる。
【００３３】
この後方散乱光は、光スターカプラ４０で１線路（光ファイバ１）に集められてＯＴＤＲ２１に入射されている。ここで、後方散乱光は、光源からの漏洩光、入射端のフレネル反射による反射光（以下、後方散乱光を含めたこれらの光を総称して「反射光」という）とともにサーキュレータ２３で方向性分岐された後に、Ｏ／Ｅ２４で電気信号に変換されて、演算・監視部４１に出力される。
【００３４】
次に、演算・監視部４１では、各線路に割り当てられた周波数に調整できるチューナブルＢＰＦ４２が設けられており、チューナブルＢＰＦ４２では、例えば周波数ｆ１に設定されると、光スターカプラ４０以降の光ファイバ１１からの反射光だけが選択されて通過し、周波数ｆ２に設定されると、光ファイバ５１からの反射光だけが選択されて通過し、周波数ｆ３に設定されると、光ファイバ６１からの反射光だけが選択されて通過し、また周波数ｆ４に設定されると、光ファイバ７１からの反射光だけが選択されて通過する。
【００３５】
この周波数成分毎の電気信号は、アンプ４３で増幅され、さらにＡ／Ｄ変換部４４でデジタル信号に変換された後に、演算処理部４５で伝搬時間に対して直線的に減少する波形（光パワー）として信号処理されて、光ケーブルの監視および障害区間の検知を行う。
【００３６】
ここで、例えばクロージャ３０内が浸水して浸水センサ３１が水に浸かると、膨潤材が膨張して光ファイバ１１に曲げを加えて光の損失を生じさせる。これにより、演算・監視部４１へは、所定の光ファイバから反射されるはずの特定周波数の反射光が戻ってこなくなるか、またはこの反射光の光パワーが小さくなる。また、光ファイバが切断された場合も、この特定周波数の光が戻ってこなくなる。このように、断線や浸水センサ３１による光損失が演算・監視部４１で検知されて、それに伴う障害発生区間が演算されると、この演算結果などが表示部４６によって表示されることとなる。
【００３７】
このように、この実施例では、光ファイバを伝搬する光を光スターカプラで分岐させ、かつ光ファイバ毎に異なる周波数成分で光変調をかけた後に、各光ファイバに伝搬させて浸水センサを通過させるとともに、その反射光を基地局で検出するので、光ファイバ毎にどの区間で障害が発生したか、正確に検知することができる。
【００３８】
（実勢例２）
上述した実施例１のシステムでは、分岐された後の光ファイバ毎の障害は正確に検知できるが、基地局２０と光スターカプラ４０間に発生した障害は検知することが不可能となる。
【００３９】
そこで、この実施例２では、図３に示す構成図のように、ＯＴＤＲ２１内のＥ／Ｏ２２とサーキュレータ２３間に外部変調器２５を設けて、Ｅ／Ｏ２２から発射されるパルス光を、例えば各光ファイバ１１，５１，６１，７１毎の周波数成分ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４とは異なる周波数成分ｆ０で光変調をかけた後に、光ファイバ１１，５１，６１，７１に出力するように構成する。
【００４０】
したがって、光パルスは、ＯＴＤＲ２１内のＥ／Ｏ２２とサーキュレータ２３間の光ファイバ１では、周波数ｆ０で変調がかけられ、光ファイバ１１では、周波数ｆ０＋ｆ１で変調がかけられ、光ファイバ５１では、周波数ｆ０＋ｆ２で変調がかけられ、光ファイバ６１では、周波数ｆ０＋ｆ３で変調がかけられ、また光ファイバ７１では、周波数ｆ０＋ｆ４で変調がかけられることとなる。
【００４１】
演算・監視部４１では、各光ファイバ１１，５１，６１，７１に割り当てられた周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４の他に、光ファイバ１に割り当てられた周波数ｆ０にも調整できるチューナブルＢＰＦ４２が設けられている。ただし、周波数ｆ０で周波数変調された光は、光スターカプラ４０で分岐された後も後方散乱光が発生してしまうため、演算・監視部４１における演算処理部４５のソフトウエア上で演算処理されて、光スターカプラ４０以降の光ファイバ１１，５１，６１，７１からのｆ０の周波数成分はキャンセルする処理が必要となる。
【００４２】
このように、この実施例では、光ファイバ毎に外部変調器を設けて、各光ファイバに異なる周波数で変調をかけた後に、各光ファイバに伝搬させて浸水センサを通過させるとともに、その反射光を基地局で検出するので、光ファイバが単一または複数分岐に限らず、どの区間で障害が発生したか、正確に検知することができる。
【００４３】
この発明は、これら実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。例えば、この実施例では、外部変調の場合について説明したが、この発明はこれに限らず、偏波面変調やＡＭ変調やＦＭ変調など、信号伝送に通常使用される変調方式を用いることによって、パルス光に光変調をかけることも可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の請求項１では、光源と反射手段が光伝送路を介してシリアルに接続されており、光スターカプラによって分岐された光伝送路毎に異なる変調度を与えて光変調を行って、この光が通過手段を通過するとともに、この反射光を光伝送路を介して検出し、障害検知手段で反射光の変調度および光パワーに基づいて障害の発生を検知するので、光伝送路が複数に分岐されていても、どの区間で障害が発生したか検知することができる。
【００４５】
この発明の請求項２では、光源から分岐手段間も、第１の変調手段で設定された各変調度とは異なる変調度で変調をかけるので、光ファイバが単一または複数分岐に限らず、どの区間で障害が発生したか、正確に検知することができる。
【００４６】
この発明の請求項３，４では、光伝送路毎に異なる周波数で変調をかけ、この光伝送路から反射される後方散乱光の光パワーに基づいて障害を検知するので、複数の光伝送路のどの区間で障害が発生したか検知可能となる。
【００４７】
この発明の請求項５〜７では、通過手段は、周囲環境状態の変化に応じて光伝送路を屈曲させる、例えば浸水センサを用いて伝搬する光に損失を与えるので、光パワーのレベルが変化することで周囲環境状態の変化を通知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる光伝送路監視システムの構成の実施例１を示す構成図である。
【図２】図１に示した浸水センサの構造を示す斜視図である。
【図３】同じく、この発明にかかる光伝送路監視システムの構成の実施例２を示す構成図である。
【図４】従来の光伝送路監視システムの構成の一例を示す構成図である。
【図５】同じく、従来の光伝送路監視システムの構成の他の例を示す構成図である。
【図６】図５に示したシステムの要部と、ＯＴＤＲで検出される反射波形を示す図である。
【符号の説明】
１　光ファイバ
１０，５０　光ケーブル
１１，５１，６１，７１，１４，５４，６４，７４　光ファイバ
１２，５２，６２，７２　終端部
１３，５３，６３，７３　外部変調器
２０　基地局
２２　制御・監視部
２３　サーキュレータ
２５　外部変調器
３０　クロージャ
３１　浸水センサ
３１ａ　膨潤材
３１ｂ　凸部材
３１ｃ　凹部材
４０　光スターカプラ
４１　演算・監視部
４２　チューナブルＢＰＦ
４３　アンプ
４４　Ａ／Ｄ変換部
４５　演算処理部
４６　表示部
【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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