JP4324581B2 - 光ネットワークにおける光ファイバ状態モニタリングデバイス及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ネットワークに関し、特に、光ネットワークにおける個々の光ブランチの状態を決定出来るデバイスと方法に関する。

現在、パッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ）は、光アクセスネットワークのための最もホットな技術であることは疑う余地が無い。
しかしながら、光ファイバモニタリング技術は、まだ限界がある。光時間領域反射率測定装置（ＯＴＤＲ）を使用する現在の解決策には、個々のブランチを区別するのが困難であるとの問題点がある。
特に、同様の長さのブランチ同士の区別は、ＯＴＤＲデッドゾーンによって制限されている。これは、検出用の光パルスが、光ファイバの各ブランチに入ることが出来るためである。同様に、各光パスから反射された光波は、ＯＴＤＲによって受光される。
従って、異なるブランチではあるがＯＴＤＲから同じ距離を有する反射光は、ＯＴＤＲの受光器に寄与し、ＯＴＤＲトレースに蓄積する。この場合、一つの光パスが事象が発生すると、特に、二つのパスの長さが近接していると、従来のモニタリング技術では、その事象がどのブランチで発生しているのか決定出来ない。

図１に示されるように、１：２スプリッタ１０は、パッシブ光ネットワークに類似する、複数ブランチを有する光ネットワーク構造におけるフロントエンドから３．０７Ｋｍの距離で使用される。
更に、１：８スプリッタ２０が、前述のスプリッタから２．０８ｋｍの距離で使用される。出力端子ａ乃至ｄは、０．４２ｋｍ、１．５４ｋｍ、１．６７ｋｍ、及び２．４５ｋｍでスプリッタに連結される。出力端子ｅ乃至ｈは接続されていない。

ネットワークのフロントエンドは、ＯＴＤＲ出力のパスダイアグラムを示す図２に示されるように、ネットワークの光ファイバの状態を測定するために従来のＯＴＤＲを使用している。
パス２は、１：２スプリッタ１０の減衰を示している。パス４は、１：８スプリッタ２０の減衰を示している。出力端子ａからｄのテイルまでは、ＯＴＤＲトレースのパス５、６、７、及び８を示している。全てのブランチの状態は、同じパスダイアグラム上に累積される。光ネットワーク上の状態は、表示できるが、ブランチの一つに問題がある場合、従来は、問題の無い元のトレースとの比較によってその問題を発見出来る。
これは、問題がある点で、その位置以降のトレースが変化するからである。この変化は、問題を有するブランチの終わりで停止する。これは、米国特許番号５１８７３６２号に開示されるように、従来の光ファイバ状態モニタリング方法である。

しかしながら、パス６と７のような、同様な長さのこれら二つの光パスにおいて、ＯＴＤＲデッドゾーンの制限に起因してそれらを区別することは困難である。光パスの長さが増加すると、より長いパルスを有するＯＴＤＲ信号は、検出のために使用されなければならない。この場合、デッドゾーンも増加して、１．５４ｋｍのパスと１．６７ｋｍのパスを区別するために使用出来ない。

これらのパスの一方で事象が起こった場合、従来のモニタリング方法を使用してどのパスに何が起こったかを検出することは不可能である。
更に、従来のモニタリング方法が使用される場合、全てのパスからの反射光は、オーバーラップし且つ同じＯＤＴＲトレース上に存在する。
従って、個別のパスの光ファイバ特性（例えば、送信減衰）を検出することが出来ない。
このように、区別の問題を解決するための新たなモニタリング技術を開発することが必要である。

上述に鑑み、本発明は、ＯＴＤＲ特性と物理構成からの制限を回避出来る、光ネットワークにおける光ファイバ状態モニタリングデバイスと方法と提供することである。本発明は、個別のブランチにおいて光ファイバの状態を区別して従来の技術における既存の問題を解決するためにブランチを有する光ネットワークにおいて使用されることが出来る。

従って、本発明は、光ネットワークにおけるモニタリングデバイスを開示している。光ネットワークは、光ネットワークの端末装置に接続する光ファイバの一つ又はそれより多くのブランチを有する。このモニタリングデバイスは、一つ又はそれより多くの光フィルタと一つの同調可能ＯＴＤＲを含む。これらの光ファイバは、ブランチのフロントエンドに設置され、各フィルタは、異なる波長の光信号をフィルタ処理する。同調可能ＯＴＤＲは、全ての光フィルタ波長に対応する光信号を全てのブランチに出力するために、光フィルタブランチの交点の前に接続される。モニタリングデバイスは、光信号のバッチの状態を解析するために、全てのブランチのバッチによって反射された光信号を受信するために使用される。

前記同調可能ＯＴＤＲは、同調可能光フィルタとＯＴＤＲを含み、このＯＴＤＲは、光信号を出力するために使用され、且つ同調可能光フィルタは、光信号の波長を調節するためにＯＴＤＲの後に設けられる。
光信号を前記ブランチにスプリットするためにブランチの前に設けられるスプリッタを更に備えてもよい。
また夫々、光信号を受信するため及びそれを送信するために前記光ネットワーク端末装置に設けられる光受信ユニット及び光送信ユニットを更に備えてもよい。
光受信ユニット及び光送信ユニットによって受信及び送信された光信号を処理するためにブランチの前に設けられる平面導波路を更に備えてもよい。
光ネットワーク端末装置と同調可能ＯＴＤＲを光ファイバに連結するための光カプラーを更に備えてもよい。
前記光カプラーが、波長分割多重（ＷＤＭ）カプラであることを特徴とする。
前記光ネットワーク端末装置は、光ライン端末（ＯＬＴ）と少なくとも一つの光ネットワーク端末（ＯＮＴ）を有する。
前記同調可能ＯＴＤＲは、同調可能レーザ源を有する。

更に、本発明は、光ネットワークの端末装置に連結された光ファイバの一つ又はそれより多くのブランチを有する光ネットワークにおけるモニタリング方法を開示している。本方法は、ブランチのフロントエンドに複数の光ファイバを設置して異なる波長の光信号をフィルタ処理するステップと、異なる波長の光信号をを入力してこれらの信号を異なる光フィルタにフィルタ処理させるステップと、ブランチの全てから反射された異なる波長の光信号を逐次受信するステップと、反射された光信号を解析して全てのブランチの状態を決定するステップと、を備える。
前記反射された光信号を解析するステップは、反射された光信号の光パワー曲線を互いに比較することによって実行される。
ある波長の反射された光信号に対する光パワー曲線は損傷されていないが、他の波長の反射された光信号に対す光パワー曲線が損傷されている場合、その対応する波長の光フィルタを有するブランチは、損傷されていると決定される。

更に、本発明の適用範囲は、以下に与えられる詳細な記述から明白になる。しかしながら、本発明の精神と範囲内での種々の変化及び変更は、この詳細な記述から当業者には明らかになるので、本発明の好適な実施の形態を指摘している詳細な記述と特定の例は、例示として与えられているに過ぎないと理解すべきである。
本発明は、以下において例示としてのみ与えられる詳細な記述から十分に理解され、従って、本発明を制限するものではない。

ここで開示される光ネットワークにおけるモニタリングデバイスは、主に、ＰＯＮのような、光フィルタの複数のブランチを有する光ネットワークに適用される。

この光ネットワークは、更に、光ライン端末（ＯＬＴ）と幾つかの光ネットワーク端末（ＯＮＴ）を有する光ネットワーク装置を含む。
ＯＬＴは、複数のブランチを有する光ファイバを介してＯＮＴ（複数）に連結される。

異なる波長のビームをフィルタ処理出来る光フィルタは、ブランチのフロントエンドに設置される。各波長の光信号が、対応するブランチに入力され、その信号は、個別の光フィルタによってフィルタ処理される。

ブランチの各々によって反射された光信号は、逐次受信される。反射された光信号は、解析されてブランチの各々の状態を決定する。

図３を参照して、複数のブランチ３２を有するフィルタ３１を備える光ネットワーク３０において使用される光ネットワークにおけるモニタリングデバイスが、記述される。

光ネットワーク３０は、一個のＯＬＴ３３と幾つかのＯＮＴ３４を有する光ネットワーク端末装置を有する。ＯＬＴ３３は、複数のブランチ３２を有するフィルタ３１を介してＯＮＴ３４の各々に連結される。

光ネットワークにおけるモニタリングデバイスは、幾つかの光フィルタ３５と一個の同調可能ＯＴＤＲ３６を有する。

光フィルタ３５の各々は、個別の波長を有する光信号をフィルタ処理出来る。スプリッタ３７は、ブランチ３２の前に設置されて光信号をブランチ３２にスプリットする。

光フィルタ３５は、スプリッタ３７の後、即ち、光ネットワーク３０のブランチの各々の前に設置される。

同調可能ＯＴＤＲ３６は、フィルタ３１とのブランチ３２の各々の交点の前に連結されて異なる波長の光信号をブランチ３２に逐次出力する。

各バッチにおける上述のブランチ３２によって反射された光信号は、各ブランチの状態の解析及び決定のために受信される。

同調可能ＯＴＤＲ３６は、ＯＴＤＲにおける同調可能レーザ源、又は同調可能光フィルタ３８とＯＴＤＲ３９の組合せを使用することによって、実施されることが出来る。

同調可能光フィルタ３８は、ＯＴＤＲ３９の出力端子に設けられる。
同調可能光フィルタ３８は、出力された光信号の波長を調節し、それによって、ＯＴＤＲ３９によって出力される光信号の波長は、光フィルタ３５によってフィルタ処理されることが出来る波長に対応している。次に、光フィルタ３５は、ＯＴＤＲ３９によって出力された対応する波長を有する光信号が通過するのを防止する。

ここで開示された、光ネットワークにおけるモニタリングデバイスにおいて、光の異なる波長をフィルタ処理するための光フィルタ３５は、異なるブランチ３２に追加されてもよい。

光フィルタ３５の各々によってフィルタ処理されることが出来るバンドは、ＯＴＤＲ３９の出力光信号内である。

ＯＴＤＲ３９から出力された光信号は、ブロードバンド光源を形成するために、本実施の形態は、より狭い同調可能光フィルタ３８と複数の光フィルタ３５を利用している。

同調可能光フィルタ３８は、ＯＴＤＲ３９から出力された光信号がブランチ３２の光フィルタ３５によってフィルタ処理され得るものに対応するように調整される。

この場合、ＯＴＤＲ３９の光信号は、対応する波長に対する光フィルタ３５を有するブランチを通過出来ない。

しかしながら、この光信号は、異なる波長に対する光フィルタ３５を有する他のブランチを通過出来る。

ここで開示された方法を実施するために同調可能レーザ源を有する同調可能ＯＴＤＲ３６を使用出来る場合、同調可能ＯＴＤＲ３６から出力された光信号の波長は、ブランチ３２の光フィルタ３５に対応するように調節される。
この場合、ＯＴＤＲ３９からの光信号は、対応する波長に対する光フィルタを有するブランチを通過出来ないが、この光信号は、異なる波長に対する光フィルタ３５を有する他のブランチを通過出来る。

例えば、１対４ＰＯＮにおいて、パスＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤは、波長１６１０ｍｍ、１６１５ｍｍ、１６２０ｍｍ、及び１６２５ｍｍの光信号に対する光フィルタを有する。ここで、パスＢとＣの長さは、互いに近接している。

図４Ａは、正常な状態でのＯＴＤＲによって受信された光信号の測定された光パワー曲線（即ち、ＯＴＤＲのトラック）を示す。
スプリッタとパスＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤの端子によって曲線が如何に変更されるかを図面は示している。

これらのパスは、夫々、パス２１、２２，２３、２４、及び２５である。同調可能な光フィルタが１６１５ｍｍに調節されると、ＯＴＤＲによって発光される光信号は、パスＢを通過できないが、図４Ａ及び４Ｃに示されるように、パスＡ、Ｃ、及びＤを通過出来る。

それらは、事象が生じると、ＯＴＤＲによって受信された光信号に対する測定された光パワー曲線を示している。

パスＢで事象が発生したと仮定されると、ＯＴＤＲ上には、それは見られない。光信号の波長は、パスＡ、Ｃ、及びＤの波長１６１０ｍｍ、１６２０ｍｍ、及び１６２５ｍｍに対応するように調節可能なＯＴＤＲによって調節される。
ＯＴＤＲは、事象発生とその位置２６を示めす（図４Ｂに示されるように）。

同調可能な光フィルタがパスＢ上の光信号の波長を調節すると、ＯＴＤＲは、なんら異常を示さない（図４Ｃに示されるように）。次に、パスＢの問題を見つけるために解析される。

図５に示されるように、本発明の第２の実施の形態で開示される光ネットワークにおけるモニタリングデバイスは、ＰＯＮでオンラインモニタリングのために使用され得る。

ＰＯＮの光ネットワーク４０において、ＯＬＴ４１と幾つかのＯＮＴ４２には、光信号の送信及び受信のために、光受信ユニット４３と光送信ユニット４４とが設けられる。平面導波路４７は、光受信ユニット４３と光送信ユニット４４によって受信され送信される光信号を処理するためにＯＬＴ４１とＯＮＴ（複数）４２の内側に設置される。

波長分割多重（ＷＤＭ）カプラー４８は、光フィルタ４５のブランチ４６の前に使用される。光フィルタ４５は、ＯＬＴ４１と同調可能ＯＴＤＲ５０を連結して異なるスペクトル構成を有する光信号をブランチ４６に案内する。

また、この実施の形態は、ブランチ４６の前、即ち、スプリッタ４９の後に設置された幾つかの光フィルタ５１を有する。

この光ネットワーク４０は、波長１．３μｍ、１．４９μｍ、及び１．５μｍの光信号を使用するので、本実施の形態は、波長１．６μｍの同調可能ＯＴＤＲ５０からの光信号を使用することを提案する。
従って、光ネットワーク４０がデータ送信のために使用されると同時に、オンラインモニタリングが、可能となる。

図６は、本発明の第３の実施の形態を示している。
光ネットワークにおけるモニタリングデバイスは、同様に、複数のＰＯＮをモニターするために使用される。

コンピュータ６１は、光スイッチ６３を制御して自動的に異なるモニタリングパス間でスイッチングを行うために使用される。
同調可能ＯＴＤＲ６２は、光ネットワーク６０又は７０におけるファイバの状態をモニタするために使用される。

同様に、複数のセットの光ネットワークを連結出来る。
モニタリングパスのスイッチを使用することによって、単一のモニタリングデバイスで、ブランチ６４又は７１の状態を十分モニタ出来る。これは、モニタリングデバイスの効率を向上する。

要約すれば、ここで開示される、光ネットワークにおけるモニタリングデバイスと方法は、複数のブランチを有する光ネットワークにおける異なるブランチの状態を正確に検出出来る。
また、本発明は、３本以上のブランチの長さが近接している時に、どのブランチに事象が発生しているのか従来の方法では検出出来ないという問題を解決する。
本発明は、非オンライン光ネットワーク上でモニタリングを実行出来る。
オンライン光ネットワークにおけるファイバ状態モニタリング技術を開発出来る。
複数の光ネットワークに対するファイバ状態モニタリングシステムでさえも可能である。

本発明は、このように記述されたが、この発明が多くの方法で変更可能であることは明らかである。このような変更は、本発明の精神と範囲から離れているとは見なされるべきではなく、当業者にとって自明であるような全てのこのような変更は、以下の請求項の範囲内に含まれると意図される。

複数のブランチを有する光ネットワークの構造を示す。 従来の技術におけるＯＴＤＲ測定装置の出力パスを示す。 第１の実施の形態に従う光ネットワークにおけるモニタリングデバイスの概略図である。 第１の実施の形態に従う通常の状態下でのＯＴＤＲによって受信された光信号の光パワー曲線を示す。 事象が発生した時に、ＯＴＤＲによって受信された光信号の光パワー曲線を示し、この図では、同調可能光フィルタが、パスＡ、Ｃ、及びＤの波長に対応するように、ＯＴＤＲによって出力された光信号の波長を調節するために使用される。 事象が発生した時に、ＯＴＤＲによって受信された光信号の光パワー曲線を示し、この図では、同調可能光フィルタが、パスＢの波長に対応するように、ＯＴＤＲによって出力された光信号の波長を調節するために使用される。 第２の実施の形態に従う光ネットワークにおけるモニタリングデバイスの概略図である。 第３の実施の形態に従う光ネットワークにおけるモニタリングデバイスの概略図である。

符号の説明

２〜８，２１〜２６・・・・パス
１０，２０・・・・・・・・スプリッタ
ａ〜ｈ・・・・・・・・・・出力端子
３０，４０，６０，７０・・光ネットワーク
３１，４５・・・・・・・・フィルタ
３２，４６，６４，７１・・ブランチ
３３，４１・・・・・・・・ＯＬＴ
３４，４２・・・・・・・・ＯＮＴ
３５，５１・・・・・・・・光フィルタ
３６，５０，６２・・・・・同調可能ＯＴＤＲ
３７，４９・・・・・・・・スプリッタ
３８・・・・・・・・・・・同調可能光フィルタ
３９・・・・・・・・・・・ＯＴＤＲ
４３・・・・・・・・・・・光受信ユニット
４４・・・・・・・・・・・光送信ユニット
４７・・・・・・・・・・・平面導波路
４８・・・・・・・・・・・波長分割多重（ＷＤＭ）カプラー
６１・・・・・・・・・・・コンピュータ
６３・・・・・・・・・・・光スイッチ

Claims (12)

1. 光ネットワーク端末装置に連結される複数のブランチを有する光ファイバを備える光ネットワークにおけるモニタリングデバイスであって、
   前記モニタリングデバイスは、前記ブランチの前に設置される複数の光フィルタを備え、
   これらの光フィルタの各々は、他の光フィルタによってフィルタ処理された他の対応する波長とは異なる対応する波長を有する光信号をフィルタ処理し、
   前記ブランチの交点前に連結され、対応する波長の光信号を逐次出力し、且つ光信号を解析してブランチの状態を決定するために、ブランチによって反射される光信号をバッチで受信する同調可能光時間領域反射率測定装置（ＯＴＤＲ）を備える、
   光ネットワークにおけるモニタリングデバイス。
2. 同調可能ＯＴＤＲは、同調可能光フィルタとＯＴＤＲを含み、このＯＴＤＲは、光信号を出力するために使用され、且つ同調可能光フィルタは、光信号の波長を調節するためにＯＴＤＲの後に設けられる、請求項１に記載の光ネットワークにおけるモニタリングデバイス。
3. 光信号を前記ブランチにスプリットするためにブランチの前に設けられるスプリッタを更に備える、請求項１に記載の光ネットワークにおけるモニタリングデバイス。
4. 夫々、光信号を受信するため及びそれを送信するために前記光ネットワーク端末装置に設けられる光受信ユニット及び光送信ユニットを更に備える、請求項１に記載の光ネットワークにおけるモニタリングデバイス。
5. 光受信ユニット及び光送信ユニットによって受信及び送信された光信号を処理するためにブランチの前に設けられる平面導波路を更に備える、請求項１に記載の光ネットワークにおけるモニタリングデバイス。
6. 光ネットワーク端末装置と同調可能ＯＴＤＲを光ファイバに連結するための光カプラーを更に備える、請求項１に記載の光ネットワークにおけるモニタリングデバイス。
7. 光カプラーが、波長分割多重（ＷＤＭ）カプラである、請求項６に記載の光ネットワークにおけるモニタリングデバイス。
8. 光ネットワーク端末装置は、光ライン端末（ＯＬＴ）と少なくとも一つの光ネットワーク端末（ＯＮＴ）を有する、請求項１に記載の光ネットワークにおけるモニタリングデバイス。
9. 同調可能ＯＴＤＲは、同調可能レーザ源を有する、請求項１に記載の光ネットワークにおけるモニタリングデバイス。
10. 光ネットワーク端末装置に連結される複数のブランチを有する光ファイバを備える光ネットワークにおけるモニタリング方法であって、この方法は、
    ブランチの前に複数の光フィルタを設置して他の光フィルタによってフィルタ処理された他の対応する波長とは異なる対応する波長を有する光信号をフィルタ処理するステップと、
    対応する波長を有する光信号をブランチに逐次入力して光信号を異なる光フィルタによってフィルタ処理させるステップと、
    ブランチによって反射された対応する波長を有する光信号をバッチで受信するステップと、
    反射された光信号を解析するステップと、
    ブランチの状態を決定するステップと、
    を備える光ネットワークにおけるモニタリング方法。
11. 反射された光信号を解析するステップは、反射された光信号の光パワー曲線を互いに比較することによって実行される、請求項１０に記載の光ネットワークにおけるモニタリング方法。
12. ある波長の反射された光信号に対する光パワー曲線は損傷されていないが、他の波長の反射された光信号に対す光パワー曲線が損傷されている場合、その対応する波長の光フィルタを有するブランチは、損傷されていると決定される、請求項１１に記載の光ネットワークにおけるモニタリング方法。
    

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