(57)【要約】【課題】受光レベルの低下要因を詳細に判定でき、接続断に至るような場合には低下要因を短時間で判定でき、接続断に至る前に必要な警報だけを発することのできる伝送障害判定装置を提供する。【解決手段】判定回路１５４は、受光素子１２２での受光レベルが基準レベルを下回ったとき、過去１０日間の平均値に対する受光レベルの低下率と、その後の一定期間（たとえば３０分）内における受光レベルの上下変動の態様に基づいて受光レベルの低下要因を判定する。特に受光レベルが一定期間内に基準レベル以上に復帰したときは、天候等による一時的な低下と判定し警報を発しない。【選択図】図１
2004172741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信機から受信機へ自由空間を介して光で情報を伝送する光空間伝送で生じる伝送障害の要因を判定する伝送障害判定装置において、
前記受信機での受光レベルが基準レベルを下回ったとき、その後の一定期間内における受光レベルの上下変動の態様に基づいて受光レベルの低下要因を判定する低下要因判定手段を有する
ことを特徴とする伝送障害判定装置。
【請求項２】
送信機から受信機へ自由空間を介して光で情報を伝送する光空間伝送で生じる伝送障害の要因を判定する伝送障害判定装置において、
前記受信機での受光レベルが基準レベルを下回ったとき、受光レベルの低下率と、その後の一定期間内における受光レベルの上下変動の態様に基づいて受光レベルの低下要因を判定する低下要因判定手段を有する
ことを特徴とする伝送障害判定装置。
【請求項３】
受光レベルの変化の履歴を記憶する履歴記憶手段を備え、
前記低下要因判定手段は、前記履歴記憶手段に記憶されている履歴に基づいて受光レベルの低下率を判定する
ことを特徴とする請求項２に記載の伝送障害判定装置。
【請求項４】
前記低下要因判定手段は、前記上下変動の一態様として、前記一定期間が経過するまでに受光レベルが所定の復帰レベル以上に回復するか否かを監視し、その結果に基づいて受光レベルの低下要因を判定する
ことを特徴とする請求項１、２または３に記載の伝送障害判定装置。
【請求項５】
前記受信機での受光レベルが基準レベルを下回った後の一定期間内に受光レベルが前記復帰レベル以上に回復しなかったとき、警報を発する警報手段を有する
ことを特徴とする請求項４に記載の伝送障害判定装置。
【請求項６】
前記低下要因判定手段は、所定の監視期間内に受光レベルが一定以上の変動幅で上下に所定回数以上変動したとき、天候に起因して受光レベルが低下したと判定する
ことを特徴とする請求項１、２、３、４または５に記載の伝送障害判定装置。
【請求項７】
前記受信機での受光レベルが、前記基準レベルより低い第２基準レベルを下回ったとき、前記一定期間を短くする
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６に記載の伝送障害判定装置。
【請求項８】
送信機と、
前記送信機の送出した光信号を自由空間を介して受信する受信機と、
請求項１、２、３、４、５、６または７に記載の伝送障害判定装置と
を有することを特徴とする光空間伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信機から受信機へ自由空間を介して光で情報を伝送する光空間伝送で生じる伝送障害の要因を判定する伝送障害判定装置にかかわり、特に数百メートル以上の長距離伝送を行う場合における障害要因を判定する伝送障害判定装置およびこれを備えた光空間伝送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
送信機から受信機へ自由空間を介して光で情報を伝送する光空間伝送には、数百メートルからキロメートル以上の長距離を伝送するものがある。受信機での受光レベルは、光軸ズレ、雨や雪などの天候状態、素子の劣化、破損などを原因として低下し、最小許容レベルよりも低下すれば、接続断になる。
【０００３】
光空間伝送装置における通信状況の監視は、受信機における受光レベル量や受信したデータパケット量のモニタに基づいて行われる。
【０００４】
また気象データに基づいて通信状況悪化の要因を判定するものがある。たとえば、通信速度低下があったとき、その原因が光軸ズレであるか雨などの悪天候によるものかを気象データによって判定し、光軸ズレの場合だけ、光軸調整を行うようになっている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、周波数分割多重方式を採用する搬送装置のパイロット信号のレベルが急激に低下したか、緩やかに低下したかに基づいて、信号レベルの低下要因を判定するものがある。この装置では、信号レベルが第１レベルに低下してからこれよりさらに低い第２レベルに低下するまでの所要時間が短い場合（急激な低下の場合）には接続断と判定し、所要時間が一定以上の場合（緩やかな低下の場合）には劣化と判定するようになっている（特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−１６５３２６号公報（段落００３５）
【特許文献２】
特開昭６１−１９８８３１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
長距離の光空間伝送における伝送障害には、▲１▼接続断、▲２▼素子の劣化や徐々に生じた光軸ズレ、▲３▼強風や衝撃等による突発的な光軸ズレ、▲４▼天候に基づく一時的な低下、などがある。▲１▼の場合には、受光レベルが接続に必要な許容レベル以下に低下する。▲２▼の場合には、受光レベルが緩やかに低下する。▲３▼の場合には、受光レベルが突発的で急激に低下する。▲４▼の場合には、受光レベルは、数分から数十分単位に上下に繰り返し変動する。
【０００８】
従来は伝送状況を、受光レベルやデータパケット量でモニタするだけなので、このような情報から上述した▲１▼〜▲４▼に区別して受光レベルの低下要因を見極めるには、専門知識を有する熟練者が判断しなければならなかった。また受光レベルを長時間にわたって監視しなければ、低下要因の的確な判定ができないので、監視者の負担が大きく、適時に的確な判断をすることが難しかった。
【０００９】
ところで、素子の劣化などの場合には、接続断に至る前にその旨の警告を出すことが望ましい。一方、天候に起因する場合は、やがて回復するので警報を出さない方が良く、また受信レベルの低下要因が悪天候である旨を必要に応じて通知することが好ましい。
【００１０】
しかしながら、先のパイロット信号を監視するもののように、信号レベルが急激に低下したか徐々に低下したかに基づく低下要因の判定は、信号レベルが単調に低下することを前提とした判定なので、天候に基づく一時的な低下のように、受光レベルが高低に変動するような通信状況の悪化と、単調減少する劣化等とを区別して認識することはできない。このため、接続断に至る前の警報を適切に発することができなかった。
【００１１】
また気象状態を検出したり気象データを入力して、受信レベルの低下要因を判定するものでは、そのような情報の入力装置を付加する必要があるので、装置構成が複雑になるという問題がある。
【００１２】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、受光レベルの低下要因を詳細に判定でき、接続断に至るような場合には低下要因を短時間で判定でき、接続断に至る前に必要な警報だけを発することのできる伝送障害判定装置およびこれを備えた光空間伝送装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
［１］送信機から受信機（１２２等）へ自由空間を介して光で情報を伝送する光空間伝送で生じる伝送障害の要因を判定する伝送障害判定装置（１５０）において、
前記受信機（１２２等）での受光レベルが基準レベルを下回ったとき、その後の一定期間内における受光レベルの上下変動の態様に基づいて受光レベルの低下要因を判定する低下要因判定手段（１５４）を有する
ことを特徴とする伝送障害判定装置（１５０）。
【００１４】
［２］送信機から受信機（１２２等）へ自由空間を介して光で情報を伝送する光空間伝送で生じる伝送障害の要因を判定する伝送障害判定装置（１５０）において、
前記受信機（１２２等）での受光レベルが基準レベルを下回ったとき、受光レベルの低下率と、その後の一定期間内における受光レベルの上下変動の態様に基づいて受光レベルの低下要因を判定する低下要因判定手段（１５４）を有する
ことを特徴とする伝送障害判定装置（１５０）。
【００１５】
［３］受光レベルの変化の履歴を記憶する履歴記憶手段（１５３）を備え、
前記低下要因判定手段（１５４）は、前記履歴記憶手段（１５３）に記憶されている履歴に基づいて受光レベルの低下率を判定する
ことを特徴とする［２］に記載の伝送障害判定装置（１５０）。
【００１６】
［４］前記低下要因判定手段（１５４）は、前記上下変動の一態様として、前記一定期間が経過するまでに受光レベルが所定の復帰レベル以上に回復するか否かを監視し、その結果に基づいて受光レベルの低下要因を判定する
ことを特徴とする［１］、［２］または［３］に記載の伝送障害判定装置（１５０）。
【００１７】
［５］前記受信機（１２２等）での受光レベルが基準レベルを下回った後の一定期間内に受光レベルが前記復帰レベル以上に回復しなかったとき、警報を発する警報手段（１５５〜１５７）を有する
ことを特徴とする［４］に記載の伝送障害判定装置（１５０）。
【００１８】
［６］前記低下要因判定手段（１５４）は、所定の監視期間内に受光レベルが一定以上の変動幅で上下に所定回数以上変動したとき、天候に起因して受光レベルが低下したと判定する
ことを特徴とする［１］、［２］、［３］、［４］または［５］に記載の伝送障害判定装置（１５０）。
【００１９】
［７］前記受信機（１２２等）での受光レベルが、前記基準レベルより低い第２基準レベルを下回ったとき、前記一定期間を短くする
ことを特徴とする［１］、［２］、［３］、［４］、［５］または［６］に記載の伝送障害判定装置（１５０）。
【００２０】
［８］送信機（１１４等）と、
前記送信機（１１４等）の送出した光信号を自由空間を介して受信する受信機（１２２等）と、
［１］、［２］、［３］、［４］、［５］、［６］または［７］に記載の伝送障害判定装置（１５０）と
を有することを特徴とする光空間伝送装置（１００）。
【００２１】
次に、前記各項に記載された発明の作用について説明する。
低下要因判定手段（１５４）は、受信機（１２２等）での受光レベルが基準レベルを下回ったとき、その後の一定期間内における受光レベルの上下変動の態様を調べ、その結果に基づいて受光レベルの低下要因を判定する。たとえば、劣化や光軸ズレが次第に進む場合には、受光レベルは単調に低下し、天候に基づく場合には受光レベルが上下に変動するので、上下変動の有無に基づいて受光レベルの低下要因が判定される。
【００２２】
受信機（１２２等）での受光レベルが基準レベルを下回ったとき、受光レベルの低下率をさらに加味して受光レベルの低下要因を判定する。素子の劣化や次第に光軸がズレる場合には受光レベルが長い時間をかけて緩やかに低下し、強風や衝撃によって光の送受信部の向きが大きく変化したような場合には受光レベルが急激に低下する。そこで、受光レベルの低下率（緩やかであるか急激であるか）に基づいてさらに詳細に低下要因が判定される。
【００２３】
履歴記憶手段（１５３）に受光レベルの変化の履歴を記憶しておき、受信機（１２２等）での受光レベルが基準レベルを下回ったとき、履歴記憶手段（１５３）に記憶されている履歴に基づいて受光レベルの低下率を判定する。たとえば、過去所定期間における受光レベルの平均値と今回の受光レベルとを対比して受光レベルの低下率を判定する。このように履歴を参照して低下率を判定するので、基準レベルを下回った後の受光レベルの変化を長期にわたって監視することなく、基準レベルを下回った時点で即座に低下率を判定することができる。また過去の履歴に基づいて判定するので、判定の対象期間を充分長くとることができる。さらに基準レベルを下回った後の低下状況を調べることなく、低下率を判断できるので、基準レベル自体をある程度低く設定することができる。
【００２４】
受光レベルの上下変動の一態様として、基準レベルを下回った後、一定期間が経過するまでに受光レベルが所定の復帰レベル以上に回復するか否かを監視し、回復したときは受光レベルが上下に変動したものとして低下要因を判定する。これにより、上下変動の有無を容易に判定することができる。
【００２５】
低下要因判定手段（１５４）は、所定の監視期間内に受光レベルが一定以上の変動幅で上下に所定回数以上変動したとき、天候に起因して受光レベルが低下したと判定する。すなわち、悪天候の場合には、何度も受光レベルが上下に大きく変動するので、かかる受光レベルの変化の特徴を捉えることで、受光レベルの低下要因を悪天候であると判定する。
【００２６】
受信機（１２２等）での受光レベルが、基準レベルより低い第２基準レベルを下回ったとき、受光レベルの上下変動の態様（特に、上下変動の有無）を監視するための一定期間を短くする。これにより、接続断または接続断に近いところまで受光レベルが低下している場合に、その障害が発生してから短時間のうちに警報を発することができる。
【００２７】
【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。
光空間伝送は、送信機から情報を載せた光ビームを自由空間へ送信し、これを受信機で受信して復調することによって情報を伝送する通信方式である。ここでは、長距離、たとえば、数百メートルからキロメートル以上の離れた地点を結ぶ屋外での光空間伝送を対象としている。また送信する光をオンオフ変調することでディジタル情報を伝送するようになっている。
【００２８】
図１は、本発明の実施の形態にかかる光空間伝送装置１００の概略構成を示している。光空間伝送装置１００は、光空間伝送を行う２つの地点に相対して配置される。光空間伝送装置１００は、光ビームを送受信する送受信装置１１０と、伝送障害を検出し、その要因を判定する伝送障害判定装置１５０とを有している。送受信装置１１０のうち送信部は、ＬＡＮインターフェース回路１１１と、変調回路１１２と、増幅回路１１３と、発光素子１１４と、送信レンズ系１１５で構成される。また受信部は、受信レンズ系１２１と、受光素子１２２と、増幅回路１２３と、復調回路１２４と、送信部と共通のＬＡＮインターフェース回路１１１とから構成される。
【００２９】
ＬＡＮインターフェース回路１１１は、ＬＡＮ回線１０を介してインターネット１１などの通信網に接続されている。送信すべき情報は、たとえば、インターネット１１およびＬＡＮ回線１０を介して図示省略の管理センタから受信する。また、相手方の光空間伝送装置から受信した情報を、ＬＡＮ回線１０およびインターネット１１を通じて図示省略の管理センタ等へ送信するようになっている。
【００３０】
ＬＡＮインターフェース回路１１１は、ＬＡＮ回線１０との間の伝送制御を行う回路である。変調回路１１２は、送信すべき情報を表わした変調信号を生成するものである。ここではオンオフ変調によって情報を載せている。増幅回路１１３は、変調回路１１２の出力する変調信号を増幅するものであり、発光素子１１４は、増幅回路１１３の出力信号によって駆動され、当該信号のオンオフに対応した光を射出するものである。発光素子１１４には、たとえば、半導体レーザを用いる。送信レンズ系１１５は、発光素子１１４の射出した光を平行光の光ビームに変換し、相手方の光空間伝送装置へ送出するようになっている。
【００３１】
受信レンズ系１２１は、相手方の光空間伝送装置から送られてきた光ビームを受けて、これを集光するものである。受光素子１２２は、受信レンズ系１２１によって集光された光ビームを受光し、その光強度に対応した電気信号を出力するものである。増幅回路１２３は、受光素子１２２の出力信号を増幅し、復調回路１２４は、増幅回路１２３によって増幅された信号を入力し、これを復調し、受信した光ビームに含まれていた情報を取り出す機能を果たすものである。ＬＡＮインターフェース回路１１１は、復調回路１２４の取り出した情報をＬＡＮ回線１０およびインターネット１１を通じて図示省略の管理センタ等へ送信する機能を果たす。
【００３２】
伝送障害判定装置１５０は、直流変換回路１５１と、Ａ／Ｄ変換回路１５２と、記憶回路１５３と、判定回路１５４と、表示／通報処理回路１５５と、表示部１５６と、ＬＡＮインターフェース回路１５７とを備えている。直流変換回路１５１は、増幅回路１２３の出力信号の一部を入力し、これを直流変換する回路である。Ａ／Ｄ変換回路１５２は、直流変換回路１５１の出力する直流信号の電圧値を所定ビット数のディジタル信号に変換するアナログ／ディジタル変換回路である。Ａ／Ｄ変換回路１５２は、オンオフ変調された光ビームがオン状態にあるとき、直流変換回路１５１の出力する直流信号をサンプリングするように構成されている。したがって、光ビームがオンになっているときの受信レベル（受光レベル）を表すようになっている。
【００３３】
光ビームの受信レベルを表したＡ／Ｄ変換回路１５２の出力信号は２分岐されており、その一方は記憶回路１５３に入力されている。記憶回路１５３は、履歴記憶手段に相当するものであり、Ａ／Ｄ変換回路１５２の出力した受信レベルを、たとえば、１分毎に過去１０日間分記憶するようになっている。２分岐されたうちのＡ／Ｄ変換回路１５２の他方の出力は、判定回路１５４に入力される。また判定回路１５４は、記憶回路１５３の記憶内容を適宜参照可能に構成されている。判定回路１５４は、Ａ／Ｄ変換回路１５２から入力される受信レベルが低下したとき、その要因を記憶回路１５３の記憶内容（履歴）を参照して判定し、その結果を示す判定信号を出力する機能を有している。
【００３４】
表示／通報処理回路１５５は、判定回路１５４から入力された判定信号にしたがって表示部１５６に判定結果や警告を表示したり、警報を鳴らしたり、ＬＡＮインターフェース回路１５７およびＬＡＮ回線１０、インターネット１１を通じて、判定結果を図示省略のネットワーク管理者に通報したりする機能を有している。通報は、たとえば、電子メールによって行われる。また表示／通報処理回路１５５は、サーバ機能を有しており、ウェブブラウザに現在の受信状況や受信レベル低下要因の判定結果などを表示するための情報を、クライアントからの要求に応じてインターネット１１を介して送信する機能を有している。たとえば、ネットワークの管理者は、所定のパスワードで認証されることを条件に、いつでも上記の情報をインターネット１１を介して閲覧することができ、常時接続すれば、リアルタイムで現在の通信状況を常に遠隔監視することが可能になっている。
【００３５】
判定回路１５４および表示／通報処理回路１５５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを主要部とした回路で構成されている。また記憶回路１５３は、不揮発性のＲＡＭを使用している。表示部１５６は、ＬＥＤや液晶表示器等を用いる。
【００３６】
判定回路１５４は、伝送状態が、▲１▼正常、▲２▼接続断、▲３▼突発変動、▲４▼光軸ズレ、▲５▼一時的変動のいずれであるかを判定する機能を有している。また一時的変動については、悪天候によるものか否かについても判定するようになっている。
【００３７】
図２は、受光レベル（受信電圧Ｖ）の変化特性であって、急に接続断以下に低下した後、その状態が継続する場合の一例を示している。受光レベル２０１は、警報を出すべき基準レベルとしての警告レベルＶｗａｒｎより高い受信電圧から、通信を維持できない第２基準レベルとしての接続断レベルＶｃｕｔより低い受信電圧まで、一気に低下し、その後は、低い受信電圧の状態が継続している。このような受光レベルの変化があったときは、接続断と判定すべきである。
【００３８】
図３は、受光レベルが一時的に接続断以下に低下した場合の一例を示している。受光レベル２１１は、警告レベルＶｗａｒｎより高い受信電圧から接続断レベルＶｃｕｔより低い受信電圧まで一気に低下し、その後、しばらくして（ここでは３分以内）に元の受信電圧まで復帰している。このような受光レベルの変化があったときは、復帰したので接続断と判定すべきでなく、正常と判定すべきである。
【００３９】
図４は、受光レベルが、警告レベルＶｗａｒｎと接続断レベルＶｃｕｔの間に急に低下した場合の一例を示している。受光レベル２２１は、警告レベルＶｗａｒｎより高い受信電圧から警告レベルＶｗａｒｎと接続断レベルＶｃｕｔの間の受信電圧まで一気に低下し、その後、その受信電圧の状態が継続している。このような受光レベルの変化があったときは、突発変動があったと判定し、警告すべきである。突発変動は、たとえば、強風や衝撃によって光軸が急に大きくズレたような場合に発生する伝送障害である。接続断レベル以下に低下する前に警告することで、通信を継続しながら、正常な状態への復旧作業が可能になる。
【００４０】
図５は、受光レベルが、警告レベルＶｗａｒｎと接続断レベルＶｃｕｔの間へ緩やかに低下した場合の一例を示している。受光レベル２３１は、警告レベルＶｗａｒｎより高い受信電圧から警告レベルＶｗａｒｎと接続断レベルＶｃｕｔの間の受信電圧へ徐々に低下し、その後も緩やかに受信電圧が低下し続けている。このような受光レベルの変化があったときは、光軸ズレと判定し、警告すべきである。この光軸ズレの示す警告には、光軸が徐々にズレた場合のほか、素子の劣化等により受光素子１２１の出力レベルが徐々に低下するような伝送障害も含まれる。
【００４１】
図６は、天候不順時における受光レベルの変化の一例を示している。受光レベル２４１は、警告レベルＶｗａｒｎより高い受信電圧から警告レベルＶｗａｒｎと接続断レベルＶｃｕｔの間の受信電圧へ急に低下した後、上下に比較的短い周期で何度も大きな変動を繰り返している。たとえば、雪や雨が降っているときは、降雪量や雨量の増減等に伴って受光レベルが変動する。このような受光レベルの低下は、天候の回復に伴ってやがて回復する一時的な障害で、復旧作業を行う必要がないので、警告を発する必要もない。ただし、受信状態が不安定になりやすいので、その要因を認識するためにも、悪天候に起因する変動であることを判定し、管理者等が確認し得るように準備しておくことが重要である。
【００４２】
判定回路１５４は、図２から図６に示した受信レベルの変化特性の特徴を捉えることで、受信レベルの低下要因を判定するようになっている。図７から図１０は、判定回路１５４による判定処理の流れを示している。図７は、メインルーチンの処理の流れを、図８から図１０は、メイルーチンに登場するサブルーチンの処理の流れをそれぞれ示している。
【００４３】
図７に示すメインルーチンでは、判定回路１５４は、まず、現在の受信レベルを示すデータをＡ／Ｄ変換回路１５２から６秒に１回取り込み（ステップＳ３０１）、１０回分のデータを取得したところで（ステップＳ３０２：Ｙ）、それらの平均値Ｖａｖｅを算出する（ステップＳ３０３）。すなわち、１分毎に受信レベルの平均値が取得される。１０回の平均値Ｖａｖｅが接続断レベルＶｃｕｔ以下ならば（ステップＳ３０４：Ｙ）、接続断判定ルーチンに入る（ステップＳ３０５）。
【００４４】
図８に示す接続断判定ルーチンでは、図２に示す状態と図３に示す状態とを判定する。接続断判定ルーチンでは、接続断フラグが３以上か否かを判定し（ステップＳ４０１）、３未満なら（ステップＳ４０１：Ｎ）、接続断フラグを＋１し（ステップＳ４０２）、本処理を終了して接続断か否かの監視を継続する。３以上なら（ステップＳ４０１：Ｙ）、接続断であると判定し、接続断通知を行う（ステップＳ４０３）。接続断フラグは、受信レベルの平均値Ｖａｖｅが接続断レベルＶｃｕｔ以下になっている状態の継続時間を計数している。
【００４５】
ここでは、受信レベルの平均値Ｖａｖｅを１分毎に取得しているので、接続断レベルＶｃｕｔ以下の状態が３分間以上継続したとき、接続断と判定される。図３に示すように、受信レベルの平均値Ｖａｖｅが接続断レベルＶｃｕｔより高い値に復帰した場合には、図７のステップＳ３１０で接続断フラグが「０」にクリアされる。これにより、受信レベルの平均値Ｖａｖｅが接続断レベルＶｃｕｔ以下の状態が３分継続しない場合には、接続断ではなく、天候等による一時的な変動で、正常な状態に含まれると判定される。
【００４６】
１０回の平均値Ｖａｖｅが接続断レベルＶｃｕｔより高く（ステップＳ３０４：Ｎ）かつ警告レベルＶｗａｒｎ以下ならば（ステップＳ３０６：Ｙ）、レベルダウン判定ルーチンに入る（ステップＳ３０７）。レベルダウン判定ルーチンでは、図４に示す状態と、図５に示す状態と、図６に示すように受信レベルが上下に変動する状態とを区別して判定するようになっている。
【００４７】
レベルダウン判定ルーチンでは、過去１０日間の平均の受光レベルＶｐａｓｔと最新の１分間における受光レベルの平均値Ｖａｖｅとを比較する。そして、後者が前者の６０％以下ならば（図９、ステップＳ４１１：Ｙ）、すなわち、過去１０日間の平均値Ｖｐａｓｔに対して最新の１分間における受光レベルの平均値Ｖａｖｅが４０％以上減少している状態（突発変動状態）の場合は、図４に示すような突発変動であると確定すべきか否かの判定を行う。突発変動か否かは、突発変動状態の継続時間を突発変動フラグによって計数し、突発変動状態が６０分以上継続した場合に突発変動であると判定するようになっている。この６０分は、受光レベルの上下変動の態様を判定するための一定期間として定めた時間である。なお、接続断判定ルーチンでは、６０分を３分に短縮してある。
【００４８】
具体的には、突発変動フラグが６０以上でないときは（ステップＳ４１２：Ｎ）、突発変動フラグを＋１し（ステップＳ４１４）、６０以上になると（ステップＳ４１２：Ｙ）、突発変動であると判定し、突発変動通知を行う（ステップＳ４１３）。図６に示すように、受信レベルの平均値Ｖａｖｅが警告レベルＶｗａｒｎより高い値に復帰した場合には、図７のステップＳ３０８で突発変動フラグが「０」にクリアされる。これにより、６０分継続する前に受信レベルの平均値Ｖａｖｅが警告レベルＶｗａｒｎより高い値に復帰した場合は、突発変動ではなく、天候等による一時的な変動で、正常な状態に含まれると判定される。
【００４９】
最新の１分間における受光レベルの平均値Ｖａｖｅが過去１０日間の平均の受光レベルＶｐａｓｔの６０％より高い状態（光軸ズレ状態）の場合には（ステップＳ４１１：Ｎ）、レベル低下の要因が図５に示すような光軸ズレか否かの判定を行う。光軸ズレか否かは、光軸ズレ状態の継続時間を光軸ズレフラグを用いて計数し、光軸ズレ状態が６０分以上継続した場合に光軸ズレであると判定するようになっている。この６０分は、受光レベルの上下変動の態様を判定するための一定期間として定めた時間である。
【００５０】
具体的には、光軸ズレフラグが６０以上でないときは（ステップＳ４１５：Ｎ）、光軸ズレフラグを＋１し（ステップＳ４１７）、６０以上になると（ステップＳ４１５：Ｙ）、光軸ズレであると判定し、光軸ズレ通知を行う（ステップＳ４１６）。図６に示すように、受信レベルの平均値Ｖａｖｅが警告レベルＶｗａｒｎより高い値に復帰した場合には、図７のステップＳ３０８で光軸ズレフラグが「０」にクリアされる。これにより、６０分継続する前に受信レベルの平均値Ｖａｖｅが警告レベルＶｗａｒｎより高い値に復帰した場合は、光軸ズレではなく、天候等による一時的な変動で、正常な状態に含まれると判定される。
【００５１】
図７に戻って説明する。先に説明したように、受信レベルの平均値Ｖａｖｅが警告レベルＶｗａｒｎより高い値に復帰した場合には（ステップＳ３０６：Ｎ）、突発変動フラグと光軸ズレフラグをクリアする（ステップＳ３０８）。そして、過去１０日間の平均値Ｖｐａｓｔを算出して更新する（ステップＳ３０９）。その後、接続断フラグをクリアする処理を行う（ステップＳ３１０）。もしくは、先に述べたレベルダウン判定ルーチン（ステップＳ３０７）を実行した後、接続断フラグをクリアする処理を行う（ステップＳ３１０）。接続断フラグをクリアした後、天候判定ルーチンに入る（ステップＳ３１１）。天候判定ルーチンでは、受信レベルの変動状態に基づいて、悪天候か好天候かを判定するようになっている。
【００５２】
図１０は、天候判定ルーチンの流れを示している。図１１に示すように、悪天候の場合には、受信レベル５１１は、大きな変動幅で変化する。一方、図１２に示すように悪天候でない場合は、受信レベル５２１の変動幅は小さいことが多い。また図１３に示すように悪天候の場合には、受信レベル５３１は、大きな変動幅で短時間のうちに何度も繰り返し変動する。悪天候でない場合には、図１４に示すように、受信レベル５４１は、大きな変動が生じた場合であっても、そのような変動が短時間のうちに何度も繰り返し生じることはほとんどない。そこで、図１０に示す処理では、所定の監視期間内に受光レベルが一定以上の変動幅で上下に所定回数以上変動するか否かを判定し、上記のように変動したとき悪天候であると判定するようになっている。
【００５３】
図１０に示す処理では、監視期間は約３０分になっている。また監視時間の３０分は、好天候フラグによって計数される。所定の変動幅以上の変動が生じた回数は悪天候フラグで計数する。またＶｌａｓｔは受信レベルの前回の平均値を示し、Ｖｍｉｎは受信レベルが下降から上昇に転じたときの最新の最小値を求めるための値であり、Ｖｗｅａｔは、悪天候を判断する受信レベルの変動幅を示している。
【００５４】
より詳細には、Ｖｍｉｎは、受信レベルが下降中および受信レベルが下降中から上昇中に転じたときは、前回のＶｌａｓｔの値で更新され、受信レベルが上昇中の間は更新されず、前回、下降から上昇に転じたときの最小値が保持されるようになっている。なお、好天候フラグ、悪天候フラグ、Ｖｌａｓｔ、Ｖｍｉｎの初期値はそれぞれ「０」に設定される。
【００５５】
図１０に示す処理では、受信レベルの平均値Ｖａｖｅが上昇しているかどうかを見つけ、上昇が終了した時点でその変動の大きさを判定する。変動幅が一定値（Ｖｗｅａｔ）以上であれば、悪天候フラグを立て、このような変動が一定時間（ここでは約３０分）以内に４回起これば、悪天候であると判定する。またＶｗｅａｔ以上の変動幅で変動が起きなければ、好天候フラグを立て、この状態が３０回起これば、好天候であると判断するようになっている。
【００５６】
詳細には、まず、受信レベルの前回の平均値Ｖｌａｓｔと今回の受信レベルの平均値Ｖａｖｅとを比較して、受信レベルが上昇中か否かを判定する（ステップＳ４２１）。前回の平均値Ｖｌａｓｔが今回の受信レベルの平均値Ｖａｖｅ以上ならば（ステップＳ４２１：Ｙ）、受信レベルが上昇中でないので、変動幅の判定に入る。すなわち、受信レベルの前回の平均値Ｖｌａｓｔから最小値Ｖｍｉｎを引いた値が規定の変動幅Ｖｗｅａｔより大きいか否かを判定する（ステップＳ４２２）。
【００５７】
ここで、受信レベルの下降が継続しているときは、Ｖｍｉｎには前回のＶｌａｓｔが入っているので、（Ｖｌａｓｔ−Ｖｍｉｎ）は負になり、当然にＶｗｅａｔより小さくなる（ステップＳ４２２：Ｎ）。この場合には、ＶｍｉｎにＶｌａｓｔを代入し、Ｖｍｉｎが最小値を示すように更新する（ステップＳ４２３）。一方、上昇から下降に転じた場合にはＶｌａｓｔがその極大値になっているので（Ｖｌａｓｔ−Ｖｍｉｎ）は負にならない。したがってこのとき、本来の変動幅のチェックが行われることになる。
【００５８】
このように上昇から下降に転じたときであって、しかも変動幅（Ｖｌａｓｔ−Ｖｍｉｎ）がＶｗｅａｔより大きい場合は（ステップＳ４２２：Ｙ）、悪天候の可能性がある。そこで、このような変動が、以後、監視時間（３０分）の経過するまでに４回以上発生するか否かを調べ、４回以上発生した場合には、悪天候と判定する。
【００５９】
具体的には、悪天候フラグが「０」より大きくないときは（ステップＳ４２７：Ｎ）、悪天候の判断に初めて入った場合なので、好天候フラグを「０」にクリアする（ステップＳ４２８）。これは、悪天候の判断に入った時点から３０分の監視タイマーをスタートさせたことに相当する。悪天候フラグが３以下のときは（ステップＳ４２７：ＹおよびＳ４２９：Ｎ）、悪天候フラグを＋１する（ステップＳ４３１）。一方、悪天候フラグが３を越えた場合には（ステップＳ４２９：Ｙ）、悪天候通知を実行し、好天候フラグをクリアする（ステップＳ４３０）。そして、ＶａｖｅをＶｌａｓｔに代入する（ステップＳ４３５）。なお、ステップＳ４２６においてＶｍｉｎにＶｌａｓｔを代入し、次の下降に備えてＶｍｉｎの値を極大値であるＶｌａｓｔに更新している。
【００６０】
受信レベルの前回の平均値Ｖｌａｓｔと今回の受信レベルの平均値Ｖａｖｅとを比較した結果、前回の平均値Ｖｌａｓｔが今回の受信レベルの平均値Ｖａｖｅ以上でないならば（ステップＳ４２１：Ｎ）、受信レベルが上昇中なので、好天候の判定に入る。また上昇中のときはＶｌａｓｔでＶｍｉｎを更新しない。ただし、ＶｌａｓｔがＶｍｉｎより小さい場合には、これをＶｍｉｎに代入する。すなわち、下降中から上昇へ転じた最初はＶｌａｓｔが極小値を示しているので、これをＶｍｉｎに代入する。
【００６１】
好天候判定において、好天候フラグが３０以下のときは（ステップＳ４３２：Ｎ）、好天候フラグを＋１し（ステップＳ４３４）、３０より大きいときは（ステップＳ４３２：Ｙ）、悪天候フラグをクリアしかつ好天候通知を行う（ステップＳ４３３）。そして、ＶａｖｅをＶｌａｓｔに代入する（ステップＳ４３５）。
【００６２】
通知は、表示／通報処理回路１５５によって行う。接続断通知、突発変動通知、光軸ズレ通知については、表示部１５６への警報表示、所定のアドレスへの電子メール送付が行われる。このほか、悪天候通知および好天候通知を含めたすべての通知状況は、インターネット１１を介してウェブブラウザによって常時確認することが可能になっている。
【００６３】
このように、受光レベルの低下要因を詳細に自動判定することができるので、従来のように、専門知識を有する熟練者が長時間の監視を通じて判断する必要がなく、だれでも容易かつ迅速に受信レベルの低下要因を確認することができる。また天候に起因する受信レベルの低下など一時的で自然に復帰するものと、光軸ズレや素子の劣化など自然に復帰し得ないものとを区別して判定するので、接続断に至る前の段階で必要な警報だけを適切に通知することができる。
【００６４】
記憶回路に過去１０日分以上にわたる受光レベルの変化を履歴として記憶しておき、受光レベルが警報レベルを下回ったとき、この履歴に基づいて受光レベルの低下率を判定するので、警報レベルを下回った後の受光レベルの変化を長期にわたって監視することなく、即座に低下が急峻か緩やかかを判定することができる。また過去の履歴に基づいて判定するので、判定の対象期間を充分長くとることができる。
【００６５】
受光レベルが、警報レベルより低い接続断レベルを下回ったとき、受信レベルの上下変動の態様を監視するための一定期間を突発変動や光軸ズレを監視する際の６０分より短い３分に短縮しているので、接続断の障害を早期に特定して通知することが可能になっている。
【００６６】
以上、本発明の実施形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成は実施の形態に示したものに限るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。たとえば、実施の形態では、受光レベルの低下率が急激か緩やかかによって突発変動と光軸ズレとを区別するようにしたが、これらを必ずしも区別して通知しなくてもよい。
【００６７】
また受信レベルの上下変動の態様を調べる処理は、図７〜図１０に示したものに限定されず、一旦低下した受信レベルが一定時間内に回復するか否かと、短時間のうちに上下に大きく繰り返し変動するか否かを観察し得るものであれば、いかなる手順の処理であってもよい。
【００６８】
さらに実施の形態では、受信レベルが低下したか否かと、それが復帰したか否かの判断を、同じ受信レベル（ＶｗａｒｎやＶｃｕｔ）を用いて行ったが、下降時と上昇時で、判断の基準となる受信レベルに差を設け、ヒステリシスを持たせるようにしてもよい。たとえば、上昇を判断するための復帰レベルを下降時の警告レベルや接続断レベルより高く設定する。このようにすれば、境界レベル近傍の微小な変動に影響されず、より的確な判定が可能になる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明に係る伝送障害判定装置および光空間伝送装置によれば、受光レベルが基準レベルを下回ったとき、その後の一定期間内における受光レベルの上下変動の態様に基づいて受光レベルの低下要因を自動判定するので、専門知識を有する熟練者が長時間の監視を通じて判断する必要がなくなり、だれでも容易かつ迅速に受信レベルの低下要因を確認することができる。
【００７０】
受光レベルの低下率をさらに加味して受光レベルの低下要因を判定するものでは、素子の劣化や徐々に生じた光軸ズレによる低下と強風や衝突による急な低下とを区別でき、さらに詳細に低下要因が判定することができる。
【００７１】
履歴記憶手段に受光レベルの変化の履歴を記憶しておき、受信機での受光レベルが基準レベルを下回ったとき、履歴記憶手段に記憶されている履歴に基づいて受光レベルの低下率を判定するものでは、基準レベルを下回った後の受光レベルの変化を長期にわたって監視することなく、基準レベルを下回った時点で即座に低下率を判定することができる。また過去の履歴に基づいて判定するので、判定の対象期間を充分長くとることができる。さらに基準レベルを下回った後の低下状況を調べることなく、低下率を判断できるので、基準レベル自体をある程度低く設定することができる。
【００７２】
受光レベルの上下変動の一態様として、基準レベルを下回った後、一定期間が経過するまでに受光レベルが所定の復帰レベル以上に回復するか否かを監視し、回復したときは受光レベルが上下に変動したものとして低下要因を判定するものでは、上下変動の有無を容易に判定することができる。
【００７３】
所定の監視期間内に受光レベルが一定以上の変動幅で上下に所定回数以上変動したとき、天候に起因して受光レベルが低下したと判定するものでは、天候に起因する受光レベルの低下要因を、自動で的確に判定することができる。
【００７４】
受信機での受光レベルが、基準レベルより低い第２基準レベルを下回ったとき、受信レベルの上下変動の態様を監視するための一定期間を短くするものでは、接続断または接続断に近いところまで受光レベルが低下している場合に、その障害が発生してから短時間のうちに警報を発することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る光空間伝送装置の構成を示すブロック図である。
【図２】接続断と判定すべき受光レベルの低下特性の一例を示す説明図である。
【図３】一時的な低下であって接続断と判定すべきでない受光レベルの変化特性の一例を示す説明図である。
【図４】突発変動の警告を発生すべき受光レベルの低下特性の一例を示す説明図である。
【図５】光軸ズレの警告を発生すべき受光レベルの低下特性の一例を示す説明図である。
【図６】天候不順時の受光レベルの変動特性の一例を示す説明図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る光空間伝送装置が行う受光レベル低下要因の判定処理のメインルーチンを示す流れ図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る光空間伝送装置が行う接続断判定ルーチンを示す流れ図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る光空間伝送装置が行うレベルダウン判定ルーチンを示す流れ図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る光空間伝送装置が行う天候判定ルーチンを示す流れ図である。
【図１１】悪天候の可能性のある大きな変動幅での受光レベルの変動特性の一例を示す説明図である。
【図１２】悪天候の可能性のない小さい変動幅での受光レベルの変動特性の一例を示す説明図である。
【図１３】大きな変動幅で変動が短時間に繰り返し生じる悪天候時における受光レベルの変動特性の一例を示す説明図である。
【図１４】大きな変動がすぐに収まった場合における受光レベルの変動特性の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…ＬＡＮ回線
１１…インターネット
１００…光空間伝送装置
１１０…送受信装置
１１１…ＬＡＮインターフェース回路
１１２…変調回路
１１３…増幅回路
１１４…発光素子
１１５…送信レンズ系
１２１…受信レンズ系
１２２…受光素子
１２３…増幅回路
１２４…復調回路
１５０…伝送障害判定装置
１５１…直流変換回路
１５２…Ａ／Ｄ変換回路
１５３…記憶回路
１５４…判定回路
１５５…表示／通報処理回路
１５６…表示部
１５７…ＬＡＮインターフェース回路
【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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