(57)【要約】【課題】  装置規模、コストの削減を図ることができ、拡張性を有し、また、障害時にも観測結果を通知できる海底観測システムを実現する。【解決手段】  各海底観測機器２に割り当てた複数のキャリア光を陸上端局装置１からＷＤＭ伝送で光海底ケーブル３ａ（下り）へ送出し、海底観測機器２では、光分波器１１で所定のキャリア光のみを分波し、観測器１５が観測結果を示す観測信号を生成し、光分波器１１で分波されたキャリア光は光増幅器１２で観測信号に従って強度変調され、光合波器１４で合波されて再び光海底ケーブル３ｂ（上り）に送出され、送信元の陸上端局装置１に折返し送信され、陸上端局装置１は、各波長のキャリア光を分離して受信することで各被観測点の観測信号を得ることができ、１本の光ファイバでシステムを構築でき、キャリア光の増減で拡張可能であり、光海底ケーブルの切断時にも、どちらか一方の陸上端局装置で観測信号を受信できる。【選択図】        図１
2005331342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の観測を行い、観測結果を管理装置に通知する観測装置であって、
前記管理装置から送信された信号を受信する信号受信部と、
所定の観測を行い、観測結果を示す観測信号を生成する観測信号生成部と、
前記観測信号生成部により生成された観測信号を用いて、前記信号受信部により受信された信号の変調を行う信号変調部と、
前記信号変調部により変調された信号を前記管理装置に対して返信する信号送信部とを有することを特徴とする観測装置。
【請求項２】
前記信号受信部は、
前記管理装置から送信された光信号を受信し、
前記信号変調部は、
前記観測信号生成部により生成された観測信号を用いて、前記信号受信部により受信された光信号の変調を行い、
前記信号送信部は、
前記信号変調部により変調された光信号を前記管理装置に対して返信することを特徴とする請求項１に記載の観測装置。
【請求項３】
前記信号受信部は、
前記管理装置と接続された第１の伝送路を介して、前記管理装置から送信された信号を受信し、
前記信号送信部は、
前記管理装置と接続された第２の伝送路を介して、前記信号変調部により変調された信号を前記管理装置に対して返信することを特徴とする請求項１に記載の観測装置。
【請求項４】
前記観測装置は、
前記第１の伝送路と前記第２の伝送路とを介して前記管理装置に対して縦続に接続された複数の観測装置のうちの一つであり、
前記信号受信部は、
前記管理装置から前記第１の伝送路を介して送信され、複数の観測装置に対する複数の信号が多重化された多重化信号の中から、受信対象となる信号を分離し、分離した信号を受信し、
前記信号変調部は、
観測信号を用いて、前記信号受信部により分離されて受信された信号の変調を行い、
前記信号送信部は、
前記信号変調部により変調された信号と、前記第２の伝送路を介して通信されている他の観測装置の信号とを多重化し、多重化した信号を前記第２の伝送路を介して前記管理装置に対して返信することを特徴とする請求項３の記載の観測装置。
【請求項５】
前記信号受信部は、
前記管理装置から前記第１の伝送路を介して送信され、観測装置ごとに異なる波長の複数の光信号が多重化された多重化光信号の中から、受信対象となる特定の波長の光信号を分離し、分離した光信号を受信し、
前記信号変調部は、
観測信号を用いて、前記信号受信部により分離されて受信された光信号の変調を行い、
前記信号送信部は、
前記信号変調部により変調された光信号と、前記第２の伝送路を介して通信されている他の観測装置の光信号とを多重化し、多重化した光信号を前記第２の伝送路を介して前記管理装置に対して返信することを特徴とする請求項４の記載の観測装置。
【請求項６】
前記信号受信部は、
前記管理装置から前記第１の伝送路を介して送信され、観測装置ごとに異なる波長の複数の光信号が多重化された多重化光信号の中から、受信対象となる特定の波長の複数の光信号を分離し、分離した複数の光信号を受信し、
前記信号変調部は、
観測信号を用いて、前記信号受信部により分離されて受信された複数の光信号の変調を行い、
前記信号送信部は、
前記信号変調部により変調された複数の光信号と、前記第２の伝送路を介して通信されている他の観測装置の光信号とを多重化し、多重化した光信号を前記第２の伝送路を介して前記管理装置に対して返信することを特徴とする請求項４の記載の観測装置。
【請求項７】
前記観測装置は、
前記第１の伝送路と前記第２の伝送路の一端に接続された第１の管理装置に前記第１の伝送路と前記第２の伝送路とを介して接続され、前記第１の伝送路と前記第２の伝送路の他端に接続された第２の管理装置に前記第１の伝送路と前記第２の伝送路とを介して接続され、
前記信号受信部は、
前記第１の管理装置から送信された第１の信号を前記第１の伝送路を介して受信する第１の信号受信部と、前記第２の管理装置から送信された第２の信号を前記第２の伝送路を介して受信する第２の信号受信部を有し、
前記信号変調部は、
観測信号を用いて、それぞれ、前記第１の信号の変調と前記第２の信号の変調とを行い、
前記信号送信部は、
前記信号変調部により変調された第１の信号を前記第２の伝送路を介して前記第１の管理装置に対して返信する第１の信号送信部と、前記信号変調部により変調された第２の信号を前記第１の伝送路を介して前記第２の管理装置に対して返信する第２の信号送信部とを有することを特徴とする請求項３に記載の観測装置。
【請求項８】
前記信号変調部は、
ＥＤＦＡ（Ｅｒ−Ｄｏｐｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）利得変調を行うことを特徴とする請求項１に記載の観測装置。
【請求項９】
前記信号変調部は、
ラマン利得変調を行うことを特徴とする請求項１に記載の観測装置。
【請求項１０】
前記信号変調部は、
ＬＮ（ＬｉＮｂＯ３、ニオブ酸リチウム）変調を行うことを特徴とする請求項１に記載の観測装置。
【請求項１１】
前記信号変調部は、
ＥＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）変調を行うことを特徴とする請求項１に記載の観測装置。
【請求項１２】
前記観測装置は、
前記第１の信号受信部と前記第２の信号送信部を統合したＯＡＤＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｄｄ  Ｄｒｏｐ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）及び前記第２の信号受信部と前記第１の信号送信部を統合したＯＡＤＭの少なくともいずれかを有することを特徴とする請求項７に記載の観測装置。
【請求項１３】
前記観測装置は、更に、
観測装置ごとに異なる特定の周波数の周波数信号を生成する周波数信号生成部と、
前記周波数信号生成部により生成された周波数信号を用いて、観測信号の変調を行う観測信号変調部とを有し、
前記信号変調部は、
前記観測信号変調部により変調された観測信号を用いて、前記信号受信部により分離されて受信された信号の変調を行うことを特徴とする請求項４の記載の観測装置。
【請求項１４】
前記信号受信部は、
前記管理装置から前記第１の伝送路を介して送信され、観測装置ごとに異なる周波数の複数の光信号が多重化された多重化光信号の中から、受信対象となる特定の周波数の光信号を分離し、分離した信号を光受信し、
前記信号変調部は、
前記観測信号変調部により変調された観測信号を用いて、前記信号受信部により分離されて受信された光信号の変調を行い、
前記信号送信部は、
前記信号変調部により変調された光信号と、前記第２の伝送路を介して通信されている他の観測装置の光信号とを多重化し、多重化した光信号を前記第２の伝送路を介して前記管理装置に対して返信することを特徴とする請求項１３の記載の観測装置。
【請求項１５】
前記観測装置は、
海底に配置され、海底における物理現象の観測を行い、陸上に配置された管理装置に対して観測結果を通知することを特徴とする請求項１に記載の観測装置。
【請求項１６】
少なくとも一つ以上の管理装置と、所定の観測を行い、観測結果を少なくともいずれかの管理装置に通知する少なくとも一つ以上の観測装置とを有する観測システムであって、
それぞれの管理装置は、
少なくともいずれかの観測装置に対して信号を送信し、
それぞれの観測装置は、
いずれかの管理装置から送信された信号を受信し、
所定の観測を行い、観測結果を示す観測信号を生成し、
生成した観測信号を用いて、受信した信号の変調を行い、
変調後の信号を送信元である管理装置に対して返信することを特徴とする観測システム。
【請求項１７】
それぞれの管理装置は、
少なくともいずれかの観測装置に対して光信号を送信し、
それぞれの観測装置は、
いずれかの管理装置から送信された光信号を受信し、
所定の観測を行い、観測結果を示す観測信号を生成し、
生成した観測信号を用いて、受信した光信号の変調を行い、
変調後の光信号を送信元である管理装置に対して返信することを特徴とする請求項１６に記載の観測システム。
【請求項１８】
前記観測システムは、
管理装置として、第１の伝送路と第２の伝送路の一端に接続された第１の管理装置と第１の伝送路と第２の伝送路の他端に接続された第２の管理装置とを有し、
観測装置として、第１の伝送路と第２の伝送路とを介して前記第１の管理装置と前記第２の管理装置に接続され、それぞれが第１の伝送路と第２の伝送路とを介して縦続に接続された複数の観測装置を有し、
前記第１の管理装置は、
複数の信号が多重化された多重化信号を第１の多重化信号として前記第１の伝送路を介して前記複数の観測装置に対して送信し、
前記第２の管理装置は、
複数の信号が多重化された多重化信号を第２の多重化信号として前記第２の伝送路を介して前記複数の観測装置に対して送信し、
それぞれの観測装置は、
前記第１の管理装置から前記第１の伝送路を介して送信された第１の多重化信号の中から受信対象となる信号を分離し、分離した信号を第１の信号として受信し、
前記第２の管理装置から前記第２の伝送路を介して送信された第２の多重化信号の中から受信対象となる信号を分離し、分離した信号を第２の信号として受信し、
観測信号を用いて、それぞれ、前記第１の信号の変調と前記第２の信号の変調とを行い、
変調後の第１の信号と、前記第２の伝送路を介して通信されている他の観測装置の信号とを多重化し、多重化した信号を前記第２の伝送路を介して前記第１の管理装置に対して返信し、
変調後の第２の信号と、前記第１の伝送路を介して通信されている他の観測装置の信号とを多重化し、多重化した信号を前記第１の伝送路を介して前記第２の管理装置に対して返信することを特徴とする請求項１６に記載の観測システム。
【請求項１９】
前記観測システムは、
陸上に配置された少なくとも一つ以上の管理装置と、
海底に配置され、海底における物理現象の観測を行い、管理装置に対して観測結果を通知する少なくとも一つ以上の観測装置とを有することを特徴とする請求項１６に記載の観測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は観測システムに関し、特に海底観測によって得られた観測信号（地震による振動や、津波による水圧変化等の観測結果を示すデータ）を例えば光ファイバケーブルを通して伝送する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の海底観測システムは、光海底ケーブルが切断された場合にも海底観測機器から陸上端局装置に観測信号を伝送できるようにしている。また、光海底ケーブルの光ファイバの利用効率を高めるため、複数の海底観測機器が、それぞれ、観測光信号を２つのポートから同時に異なる２つの光ファイバに出力し、それぞれ、異なる２つの陸上端局装置に異なる経路で信号を伝送する構成となっている（例えば特許文献１参照）。
また、海底観測システムでは観測機器を数千ｍの深海に敷設し、数百気圧の厳環境下にて運用される。そのため機器の故障が発生するとその回収／再敷設には莫大な費用が必要となり、海中に設置する機器には非常に高い信頼性が要求される。
【特許文献１】特開２００２−４０１５２  第６頁、図１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の海底観測システムは上記のように構成されているので、陸上端局装置のそれぞれへ観測信号を伝送するためには、海底に設置された観測機器に光送信器を内蔵する必要があり、また、それぞれの観測機器ごとに陸上端局装置と接続する光ファイバを用意する必要があった。近年の海底観測システムでは、設置が望まれる観測機器数は増大の一途を辿っており、設置が望まれる観測機器数のすべてに個別に光ファイバを用いると、高コスト化を招く問題があった。
また、長期間、リアルタイムに観測を行う要求は高く、機器／システムそれぞれに対して高い信頼性を具備する必要がある。
【０００４】
また、観測機器数の増大に対応するため、ＷＤＭ（波長分割多重；Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）方式の適用が考えられる。このＷＤＭ方式は、一本のファイバに複数の光波長信号を多重して観測信号を伝送する方式であるが、ＷＤＭ方式には高い波長安定性が要求される。このため、波長安定性を高めるため光源の素子温度を一定に保つ必要があり、これにより、観測機器内に内蔵される光送信器にペルチェ制御、波長ロッカなどの回路デバイスを追加する必要がある。この結果、装置規模の拡大、又は信頼性の低下を引き起こし、ＷＤＭ方式の適用が困難となる問題があった。
【０００５】
本発明は上記のような問題点を解消することを主な目的としている。つまり、光海底ケーブル中の光ファイバを削減してシステムコストの低下を図ることを目的の一つとしている。また、光海底ケーブルの切断などの障害発生時にも観測信号をどちらかの陸上端局装置に送信可能とすることで、ロバストネスを高める観測システムを構築することを目的の一つとしている。さらに、様々な光伝送方法を利用することができ、拡張性、信頼性の高い観測システムを提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る観測装置は、
所定の観測を行い、観測結果を管理装置に通知する観測装置であって、
前記管理装置から送信された信号を受信する信号受信部と、
所定の観測を行い、観測結果を示す観測信号を生成する観測信号生成部と、
前記観測信号生成部により生成された観測信号を用いて、前記信号受信部により受信された信号の変調を行う信号変調部と、
前記信号変調部により変調された信号を前記管理装置に対して返信する信号送信部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、観測信号を用いて変調された信号を管理装置に返信しているため、管理装置と観測装置との間の伝送路を光海底ケーブルとした場合に、ＷＤＭ方式の適用により光海底ケーブル中の光ファイバを削減してシステムコストの低下を図ることができ、また、光海底ケーブルの切断などの障害発生時にも観測信号をいずれかの陸上端局装置に送信することができるため、ロバストネスの高いシステム構成が可能となる。また、特に、海底観測において通信用光海底ケーブルシステムで実用化されている光増幅器を用いた変調方式を利用することで、高い信頼性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
以下、実施の形態１に係る海底観測システムを図面を用いて説明する。図１は実施の形態１に係る海底観測システムの一例を示す構成図である。
【０００９】
図１に示すように、実施の形態１の海底観測システムは、２台の陸上端局装置１ａ、１ｂと、ｎ台の縦続に接続された海底観測機器２−１  〜  ２−ｎ（ｎは１以上の整数）と、陸上端局装置１及び海底観測機器２をそれぞれ接続するための１対の光海底ケーブル３ａ−１〜３ａ−ｎ＋１（下り線）（第１の伝送路）と３ｂ−１〜３ｂ−ｎ＋１（上り線）（第２の伝送路）より構成される。ｎ台の海底観測機器２−１  〜  ２−ｎは各々この光海底ケーブルでカスケード接続されている。なお、下り線、上り線で構成される１対の光海底ケーブルを１ファイバペアと呼ぶ。ここで１ファイバペアの光海底ケーブルとは、機能的に陸上端局装置１ａから１ｂ方向、及び１ｂから１ａ方向の２本の光海底ケーブルであることを意味し、物理的にそれぞれ複数の光海底ケーブルを直列に接続したものも、ここでは１ファイバペアの光海底ケーブルと表現する。なお、陸上端局装置は、管理装置に相当し、海底観測機器は、観測装置に相当する。
【００１０】
陸上端局装置１ａは、ｎ台の光送信器４ａ−１〜４ａ−ｎと光合波器５ａ、光分波器６ａとｎ台の光受信器７ａ−１〜７ａ−ｎから構成される。ｎ台の光送信器４ａ−１〜４ａ−ｎは、海底観測機器２−１〜２−ｎの各々に対して予め割り当てた互いに異なるキャリア光を送信する。ここでは説明を簡単にするため、海底観測機器に割り当てるキャリア光を、海底観測機器２−ｎに対してはλｎ（ｎは１以上の整数）とする。光合波器５ａは、光送信器４ａ−１〜４ａ−ｎより出力された互いに異なるキャリア光を合波する。また、光分波器６ａは、海底観測機器２−１〜２−ｎの各々からの合波された複数のキャリア光をそれぞれのキャリア光に分波する。ｎ台の光受信器７ａ−１〜７ａ−ｎは、光分波器６ａで分波されたｎ個のキャリア光をそれぞれ受信する。なお、陸上端局装置１ｂは、光信号の通信方向が反対であるだけであり、構成は陸上端局装置１ａと同じである。
【００１１】
次に、海底観測機器２の構成を説明する。ここでは、海底観測機器２−１を例にして説明するが、他の海底観測機器も構成及び機能は同じである。
【００１２】
光分波器１１ａ−１は、陸上端局装置１ａより下り線の信号として波長多重され送出された光信号から海底観測機器２−１に予め割り当てられたキャリア光λ１ａのみを分波して受信する。光増幅器１２ａ−１は、光分波器１１ａ−１で分波されたキャリア光を増幅する。この際に、光増幅器１２ａ−１は、観測器１５−１にて観測された観測信号を用いて増幅の強度を変えることでキャリア光の変調を行う。光増幅器１３ａ−１は、光分波器１１ａ−１で海底観測機器２−１向けのキャリア光が抽出された後の残存するキャリア光の増幅を行う。光合波器１４ａ−１は、上り方向の光分波器１１ｂ−１で分波され、上り方向の光増幅器１２ｂ−１で変調されたキャリア光と、光増幅器１３ａ−１で増幅された後のキャリア光とを合波する。観測器１５−１は、海底で各種の科学観測（地震による振動や、津波による水圧変化等の観測）を行い、観測結果を示す観測信号を生成する。前述したように、観測器１５−１で生成された観測信号は、光増幅器１２ａ−１での変調に用いられる。
【００１３】
光分波器１１ｂ−１は、陸上端局装置１ｂより上り線の信号として波長多重され送出された光信号から海底観測機器２−１に予め割り当てられたキャリア光λ１ｂのみを分波して受信する。光増幅器１２ｂ−１は、光分波器１１ｂ−１で分波されたキャリア光を増幅する。この際に、光増幅器１２ｂ−１は、観測器１５−１にて観測された観測信号を用いて増幅の強度を変えることでキャリア光の変調を行う。光増幅器１３ｂ−１は、光分波器１１ｂ−１で海底観測機器２−１向けのキャリア光が抽出された後の残存するキャリア光の増幅を行う。光合波器１４ｂ−１は、下り方向の光分波器１１ａ−１で分波され、下り方向の光増幅器１２ａ−１で変調されたキャリア光と、光増幅器１３ｂ−１で増幅された後のキャリア光とを合波する。
【００１４】
なお、海底観測機器２−１において、光分波器１１ａ−１及び光分波器１１ｂ−１は、信号受信部（第１の信号受信部及び第２の信号受信部）に相当し、光増幅器１２ａ−１及び光増幅器１２ｂ−１は、信号変調部に相当し、光合波器１４ａ−１及び光合波器１４ｂ−１は、信号送信部（第１の信号送信部及び第２の信号送信部）に相当し、観測器１５−１は、観測信号生成部に相当する。
【００１５】
次に、図１及び図６を参照して、本実施の形態に係る海底観測システムの動作を説明する。
陸上端局装置１ａは海底観測機器２−１〜２−ｎの各々に対して予め割り当てた互いに異なるキャリア光をｎ台の光送信器４ａ−１〜４ａ−ｎから送信する。光送信器４ａ−１〜４ａ−ｎより出力された互いに異なるキャリア光は光合波器５ａにより合波され、下り線の光海底ケーブル３ａ−１に送出される。同じく陸上端局装置１ｂからも光送信器４ｂ−１〜４ｂ−ｎより出力された互いに異なるキャリア光が光合波器５ｂにより合波され、上り線の光海底ケーブル３ｂ−ｎ＋１に送出される。尚、ここではキャリア光を合波するために必要な最小限の構成を示しているが、光合波器５の前後に光増幅器や光可変減衰器を設けてもよい。また、複数の光合波器を用いて合波する構成としても良い。
【００１６】
陸上端局装置１ａより下り線の信号として波長多重され送出された光信号は、光海底ケーブル３ａ−１を伝播した後、海底観測機器２−１に到達する。海底観測機器２−１では光分波器１１ａ−１が海底観測機器２−１に予め割り当てられたキャリア光λ１ａのみを分岐し、分岐したキャリア光λ１ａを受信する（信号受信ステップ）（Ｓ６０１）。分岐したキャリア光は光増幅器１２ａ−１へ送信され、それ以外の信号は光増幅器１３ａ−１へ送信される。ここで、光増幅器１３ａ−１へは、分岐したλ１ａ以外のキャリア光λ２ａ〜λｎａが送信され、λ１ａは送信されない。光増幅器１３ａ−１に送信されたλ１ａ以外のキャリア光は光海底ケーブルを伝播して受けた減衰量と同程度に増幅され、光合波器１４ａ−１へ送信される。
【００１７】
同じく、陸上端局装置１ｂより上り線の信号として波長多重され送出された光信号は、光海底ケーブル３ｂ−ｎ＋１から光海底ケーブル３ｂ−２までの一連の光海底ケーブルを伝播した後、海底観測機器２−１内の光分波器１１ｂ−１にてキャリア光λ１ｂが分岐され、キャリア光λ１ｂが受信される（信号受信ステップ）（Ｓ６０１）。
【００１８】
また、他方で、観測器１５−１では、観測結果を示す観測信号を生成する（観測信号生成ステップ）（Ｓ６０２）。なお、図６では、キャリア光の分岐、受信の後で、観測信号を生成する形で説明しているが、キャリア光の分岐、受信の前に予め観測信号を生成していてもよい。
【００１９】
次に、分岐されたキャリア光λ１ａは光増幅器１２ａ−１を通過する際、光増幅器１２ａ−１により、観測器１５−１で生成された観測信号にて増幅の強度変えることで変調される（信号変調ステップ）（Ｓ６０３）。ここで観測信号の変調にはラマン変調、あるいはＥＤＦＡ（Ｅｒ−Ｄｏｐｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）利得変調を用いる。ＥＤＦＡ利得変調、ラマン変調はともに観測信号で励起光源の駆動電流を変調することにより励起光源出力を変化させ、増幅器の利得を変調することにより実現される。またこれらの変調方式は通信用光海底ケーブルシステムにおいて、海底光中継器で既に実用化されている励起光源を用いることができ、高い信頼性を容易に確保することが可能である。直接光のまま変調されたキャリア光λ１ａは上り線側の光合波器１４ｂ−１にて上り線のλ１ａ以外のキャリア光（λ２ａ〜λｎａ）と合波され、光海底ケーブル３ｂ−１を通じて送信元である陸上端局装置１ａに折り返し、送信される（信号送信ステップ）（Ｓ６０４）。同じく、分岐された上り線のキャリア光λ１ｂも観測信号にて変調されたのち（信号変調ステップ）（Ｓ６０３）、下り線側の光合波器１４ａ−１にて下り線のλ１ｂ以外のキャリア光（λ２ａ〜λｎａ）と合波され、光海底ケーブル３ａ−２を通じて送信元である陸上端局装置１ｂに折り返し、送信される（信号送信ステップ）（Ｓ６０４）。
【００２０】
以下同様に、海底観測機器２−ｋ（ｋは１≦ｋ≦ｎの整数）では、予め割り当てられた波長λｋの光を分岐し、観測信号で変調した後、λｋ以外の他のキャリア光と合波して、光海底ケーブルを通じ、それぞれ送信元の陸上端局装置へ観測信号を送信する。
【００２１】
また、各海底観測機器２−１〜２−ｎにおいて観測信号にて変調された光信号λ１〜λｎは送信元である陸上端局装置１ａ、陸上端局装置１ｂのそれぞれに返信され、陸上端局装置に返信された光信号は、光分波器６ａ、６ｂにてそれぞれの波長に分離され、それぞれの波長に対応した光受信器７ａ−１〜７ａ−ｎ、７ｂ−１〜７ｂ−ｎが各光信号を受信する。
【００２２】
なお、ここでは観測器１５は各海底観測機器でひとつとしたが、各海底観測機器に観測器１５を複数用意し、複数の観測信号を一まとめにして陸上端局装置に通知してもよい。
【００２３】
あるいはキャリア光を変調するために、光増幅器でなくＬＮ変調器（ＬＮ：ＬｉＮｂＯ３、ニオブ酸リチウム）、ＥＡ変調器（ＥＡ：Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）といった外部変調器を利用しても良い。
【００２４】
ここで、海底観測機器２内の光分波器１１、光合波器１４の代わりに、図２に示すように、光合分波機能を一つにまとめたＯＡＤＭ１６（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｄｄ  Ｄｒｏｐ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）を用いた構成でもよい。ＯＡＤＭ１６を用いる場合、陸上端局装置１ａより下り線の信号として波長多重され送出された光信号は、光海底ケーブル３ａ−１を伝播した後、海底観測機器２−１に到達すると、光増幅器１３ａ−１で増幅されたののち、ＯＡＤＭ１６ａ−１に送信され、観測器１５−１にて観測した観測信号にて、増幅の強度を変えることで変調される。変調されたキャリア光λ１ａは上り線方向のＯＡＤＭ１６ｂ−１に入射され、λ１ａ以外の上り方向のλ２ａ〜λｎａのキャリア光とＯＡＤＭ１６ｂ−１内で合波され、下り線側の光海底ケーブル３ｂ−１へ送信される。上り線側より送信されてくるキャリア光λ１ｂも同様の振る舞いである。
【００２５】
以上の説明では、各海底観測機器に割り当てるキャリア光は１波としているが、２波以上のキャリア光を１つの海底観測機器に割り当てても良い。この場合、図３に示すように光分波器１１ａ−１にて複数（ここでは２波長）のキャリア光λｋａ、λｊａ（ｋ、ｊは自然数）を分波し、それぞれ別々の光増幅器１２ａ−１ｋ、１２ａ−１ｊにて観測器１５−１ｋ、１５−１ｊからの観測信号で変調し、上り方向に送信すればよい。このように２波以上のキャリア光を用いることは、１つの海底観測器機内で大容量のデータ送信を必要とする場合に特に有効である。また、この場合は複数の観測器の観測信号を複数のキャリア光に割り当てたが、１つの観測器の観測信号を分割して複数のキャリア光に割り当てても良い。
【００２６】
上記の海底観測システムにおいて、光海底ケーブルが何らかの要因で切断されるケーブル障害が発生した場合の振る舞いを図４に示す。図４には、光海底ケーブルのそれぞれのポイントでケーブル内を伝播するキャリア光のスペクトルが図示されている。ケーブル障害が発生する箇所を仮に光海底ケーブル３ａ−２、３ｂ−２とする。通常下り線、上り線の光ファイバは一つのケーブル内に収容されているため、ケーブルが切断される等の障害発生時には同時に両方の光ファイバが破断する。尚、このケーブル障害があっても、各海底観測機器に対する給電は継続して行われるものとする。
【００２７】
上記箇所で障害が発生した際、海底観測機器２−１では上り線の光海底ケーブル３ｂ−２からのキャリア光λ１ｂの入力がなくなるが、光海底ケーブル３ｂ−１へは下り線から折り返されるキャリア光λ１ａが出力される。そのため、陸上端局装置１ａでは、キャリア光λ１ａのみ受信可能であり、海底観測機器２−１の観測信号のみが受信される。逆に、海底観測機器２−２では下り線の光海底ケーブル３ａ−２からのキャリア光の入力がなくなるが、光海底ケーブル３ａ−３へは上り線から折り返されるキャリア光λ２ｂが他の光と合波され出力される。同様の振る舞いで陸上端局装置１ｂにはλ２ｂ〜λｎｂのキャリア光が受信でき、海底観測機器２−２〜ｎの観測信号が受信され、ケーブル障害が発生しても２つの陸上端局装置により全ての海底観測機器の観測信号を継続して得ることができる。
【００２８】
このように、本実施の形態に係る海底観測システムでは、陸上端局装置から、海底に設置された各海底観測機器に対して、予めそれぞれの海底観測機器に割り当てられた互いに異なるキャリア光をＷＤＭ伝送方式で光海底ケーブルへ送出し、各海底観測機器は、合波されたキャリア光の中から自己に割り当てられた固有のキャリア光を選択的に分岐する。ここで送信するキャリア光は、データ変調のなされていない無変調光とする。各海底観測機器は、選択的に分岐されたキャリア光を、センサ等の観測器を用いて各海底観測機器で観測した観測信号で、光のまま直接変調する。そして、各海底観測機器は、変調したキャリア光を自局方向に送信される信号と合波の上、送信元の陸上端局装置に折り返し伝送する。
【００２９】
上記のように、本実施の形態に係る海底観測システムは、波長分割多重伝送方式を適用し、それぞれの海底観測機器で予め割り当てられたキャリア光を光増幅器で直接変調した上で、送信元の陸上端局装置に折り返す構成としている。このため、海底観測機器ごとに必要となっていた光ファイバの本数を削減し、海底観測機器機内の光送信器を不要とできる。また、光海底ケーブルが切断されるような障害が発生した場合も、陸上端局装置は、障害発生地点より手前の観測信号を継続的に受信することが可能とできる。また、観測地点の増設には陸上端局装置内で新たなキャリア光を送受信する送受信器と、対象となる海底観測機器を増設するだけでよい。これらの効果により、システム全体のコスト増大を抑えることができる。また、ロバストネスの高い観測システムを構築でき高い信頼性、拡張性を得ることができる。ここで、キャリア光は無変調光としたが、例えば海底観測機器の監視制御を行うために変調光としても同様の効果が得られる。無変調光にすることで回路が簡素化できるが、システムの要求に合わせて変調光、無変調光を選択すればよい。
【００３０】
尚、実施の形態１では２つの陸上端局装置を対向させる構成としたが、３つ以上の陸上端局装置であっても同じ効果が得られる。また、１つの陸上端局装置とする場合でも障害発生時、障害発生地点より陸上端局装置に遠い海底観測機器の観測信号が得られなくなる以外は同じ効果を得ることができる。
【００３１】
実施の形態２．
次に、実施の形態２に係る海底観測システムについて説明する。図５は、実施の形態２に係る海底観測システムの一例を示す構成図である。図５では、図１に示したシステムと比較し、海底観測機器２内に具備されるサブキャリア発生源（周波数信号生成部）２２、観測信号変調部２１、陸上端局装置１内に具備されるサブキャリア変調用の光送信器２０、光受信器２３以外は同じ構成となっている。
【００３２】
次に、図５を用いて動作を説明する。以下では、１台目つまり、ｎ＝１の海底観測機器を例にその動作を説明する。陸上端局装置１ａの光送信器２０ａ−１では、海底観測機器２−１を制御するコマンド信号を含むキャリア光λａ１を予め定めた周波数でサブキャリア変調し、光送信器２０ａ−１でサブキャリア変調されたキャリア光λａ１が光合波器５ａで他の光信号と合波された後、光海底ケーブルから送信される。海底観測機器２−１は、光分波器１１ａ−１によりキャリア光λ１ａを分岐し、分岐されたキャリア光λ１ａは光増幅器１２ａ−１を通過する。他方で、観測器１５−１にて生成された観測信号が観測信号変調部２１−１に送出され、観測信号は、観測信号変調部２１−１によって、サブキャリア発生源２２−１より出力される予め定められた周波数をサブキャリアとする周波数変調信号へ変換される。そして、キャリア光λ１ａが光増幅器１２ａ−１を通過する際に、観測信号変調部２１−１で変調された観測信号の周波数変調信号により、増幅の強度を変える事でキャリア光λ１ａが変調される。変調された後のキャリア光λ１ａは、上り線側の光合波器１４ｂ−１にて上り線のλ１ａ以外のキャリア光と合波され、光海底ケーブル３ｂ−１を通じて送信元である陸上端局装置１ａに折り返し送信され、光分波器６ａにてそれぞれの波長に分離され、当該キャリア光の波長に対応した光受信器２３ａ−１に受信される。同じく、分岐された上り線のキャリア光λ１ｂも変調後の観測信号にて変調されたのち、下り線側の光合波器１４ａ−１にて下り線のλ１ｂ以外のキャリア光と合波され、光海底ケーブル３ａ−２を通じて送信元である陸上端局装置１ｂに折り返し送信される。
【００３３】
以上のように、本実施の形態に係る海底観測システムは、変調方式にサブキャリア方式を適用し、陸上端局装置からキャリアとなる光を光海底ケーブルに送出し、各海底観測機器では、観測信号を各海底観測機器で予め定めた周波数をサブキャリアとした周波数変調信号とし、この周波数変調信号を用いてキャリア光を変調し、変調後のキャリア光を陸上端局装置に折り返し送信される。
【００３４】
このように、本実施の形態に係る海底観測システムは、サブキャリア伝送方式を用いるため、複数の異なる周波数をサブキャリアとして重畳することができ、１つのキャリア光で複数のデータを同時に通信することが可能である。従って、陸上端局装置１から海底観測機器２−ｎを制御するためのコマンド信号をサブキャリア変調にてキャリア光に重畳し送信することで、陸上端局装置１から海底観測機器２−ｎ、及び海底観測機器２−ｎから陸上端局装置１の双方向を１つのキャリア光λｎで通信することが可能である。この結果、海底観測機器に対して個別に、もしくは複数の海底観測機器に対してまとめて必要となる陸上端局装置から海底観測機器への制御信号のための波長を削減することができる。実施の形態１でも述べた通り、海底観測機器２−ｎでサブキャリア変調を行う複数の観測信号変調部を準備することで、複数の観測信号、もしくは大容量のデータ通信を行う場合にも対応可能である。
【００３５】
以上のように、本実施の形態に係る海底観測システムによれば、サブキャリア方式を適用したシステム構成とすることで、送受信に用いるキャリア光を１つとすることができ、装置規模とコストの増大を抑えることができる。
【００３６】
なお、以上では、海底観測機器と陸上端局装置とを含む海底観測システムについて説明したが、本発明は、これに限らず、なんらかの観測を行う観測装置と観測装置から観測結果の通知を受取る管理装置とを含むシステムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施の形態１に係る海底観測システムの構成例を示す図である。
【図２】ＯＡＤＭを用いた場合の海底観測機器の構成例を示す図である。
【図３】複数の観測信号を送信するための海底観測機器の構成例を示す図である。
【図４】ケーブル障害時のシステム動作例を示す構成図である。
【図５】実施の形態２に係る海底観測システムの構成例を示す図である。
【図６】実施の形態１に係る海底観測機器の動作例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
１  陸上端局装置、２  海底観測機器、３  光海底ケーブル、４  光送信器、５  光合波器、６  光分波器、７  光受信器、１１  光分波器、１２  光増幅器、１３  光増幅器、１４  光合波器、１５  観測器、１６  ＯＡＤＭ、２０  光送信器、２１  観測信号変調部、２２  サブキャリア発生源、２３  光受信器。
【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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