JP2022020232A - 光ファイバケーブルセンシング装置、光ファイバケーブルセンシング方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
まず、FBGを付与したマルチコア光ファイバは特殊な構造のため長尺化が難しいため、従来の手法は長距離の曲線軌跡を解析することが困難である。
さらに、歪みに対する感度を向上させるためには、FBGを付与したマルチコア光ファイバのコアピッチを大きくする必要があるが、機械的強度や伝送特性担保の観点から、コアピッチを大きくすることが難しい。現状ではコアピッチが数十μmに限定される。つまり、従来の手法は測定精度の向上が困難である。
また、測定手段であるOFDRは測定距離が短く(数十m~数百m)、長距離を測定することが困難である。
敷設された光ファイバケーブルに含まれるシングルモード光ファイバに試験光を入射し、前記シングルモード光ファイバ毎に物理量の長手方向分布を測定する測定器と、
前記物理量の長手方向分布から前記シングルモード光ファイバの曲げの位置を検出すること、及び、データベースに記載されている特定点の位置と前記曲げの位置とを照合して前記光ファイバケーブルの敷設経路を推定する演算器と、
を備える。
敷設された光ファイバケーブルに含まれるシングルモード光ファイバに試験光を入射し、前記シングルモード光ファイバ毎に物理量の長手方向分布を測定器で測定する測定工程と、
前記物理量の長手方向分布から前記シングルモード光ファイバの曲げの位置を検出すること、及び、データベースに記載されている特定点の位置と前記曲げの位置とを照合して前記光ファイバケーブルの敷設経路を推定する演算工程と、
を行う。
前記演算器は、
前記測定器から、前記測定器に最も近い前記曲げの位置z1に相当する特定点の位置p1までの前記光ファイバケーブルの敷設方向を知得済みであり、
前記曲げの位置zn(nは2以上の自然数)と前記曲げの位置zn-1との距離を算出し、
前記曲げの位置zn-1に相当する前記特定点の位置pn-1から前記距離だけ離れた位置にある前記特定点の位置pnを前記データベースから見出し、
前記曲げの位置zn-1から前記曲げの位置znの間では前記光ファイバケーブルの敷設方向が前記特定点の位置pn-1から前記特定点の位置pnへの方向であると推定する推定作業を行うこと、及び
前記nが全ての前記曲げの数Nに至るまで前記推定作業を繰り返すこと
を特徴とする。
図2は、本実施形態の光ファイバケーブルセンシング装置10を説明する図である。また、図3は、光ファイバケーブルセンシング装置10を用いて光ファイバケーブル20が有するシングルモード光ファイバの1つを測定している図である。光ファイバケーブル20はテープスロット型であり、スロット21の溝22に4芯の光ファイバテープ心線23が5セット挿入されている。光ファイバテープ心線23は4本のシングルモード光ファイバ24を4本並列させている。なお、本実施形態では、テープスロット型の光ファイバケーブル20で説明するが、光ファイバケーブルセンシング装置10が測定できる光ファイバケーブルはテープスロット型に限らない。
なお、シングルモード光ファイバとは、試験光の波長において光がシングルモードで伝搬する光ファイバという意味である。
光ファイバケーブル20に格納されたM本(Mは3以上の整数)のシングルモード光ファイバ24のうち、任意のN本(NはM未満の整数)のシングルモード光ファイバ24に試験光を入射し、N本のシングルモード光ファイバ24毎に曲げを表す物理量の長手方向分布を測定する測定器11と、
光ファイバケーブル20の長手方向の任意地点において、光ファイバケーブル20の断面におけるN本のシングルモード光ファイバ24のそれぞれの位置及び前記物理量から、光ファイバケーブル20の前記任意地点の曲率κを数1で算出し、光ファイバケーブル20の前記任意地点の捩率τを数2で算出する演算器12と、
を備える。
図3の例では、M=160である。
また、数1と数2については後述する。
i:シングルモード光ファイバの番号
εi:シングルモード光ファイバのうちi番目のシングルモード光ファイバの任意地点zにおける物理量
ri:断面におけるi番目のシングルモード光ファイバと前記曲げ軸との距離
θi:断面におけるi番目のシングルモード光ファイバのx軸に対する角度オフセット
angle(v):ベクトルvのx軸に対する角度
θ:任意位置zにおける曲率κのベクトルのx軸に対する傾き
θ’(s):前記θの、光ファイバケーブルの中心弧長sに関する微分
である。
T(s):位置ベクトル
r0:初期位置
e1:単位接ベクトル
e2:単位主法線ベクトル
e3:単位従法線ベクトル
d/ds:単位弧長当たりの変化量
である。
演算器12は、シングルモード光ファイバ24の歪み量だけでなく、測定器11に曲げ損失や偏波変動も測定させ、それらの物理量を数1と数2に代入して曲率κ及び捩率τを計算できる。そして、このように複数の物理量から計算した曲率κ及び捩率τを平均化あるいは中央値をとることで、より正確な曲率κ及び捩率τを取得できる。
光ファイバケーブル20に格納されたM本(Mは3以上の整数)のシングルモード光ファイバ24のうち、任意のN本(NはM未満の整数)のシングルモード光ファイバ24に試験光を入射すること(ステップS01)、
N本のシングルモード光ファイバ24毎に曲げを表す物理量の長手方向分布を測定すること(ステップS02)、及び
光ファイバケーブル20の長手方向の任意地点において、光ファイバケーブル20の断面におけるN本のシングルモード光ファイバ24のそれぞれの位置及び前記物理量から、光ファイバケーブル20の前記任意地点の曲率κを数1で算出し、光ファイバケーブル20の前記任意地点の捩率τを数2で算出すること(ステップS03)、
を行う。
図9は、本実施形態の光ファイバケーブルセンシングシステム301の実施例を説明する図である。光ファイバケーブルセンシングシステム301は、前述した光ファイバケーブルセンシング装置10と光ファイバケーブル20で構成される。光ファイバケーブル20は、市街地50の道路51の下に埋設されている。光ファイバケーブル20からシングルモード光ファイバ24の一つを分岐して光通信契約をしたユーザ宅へ引き込まれる。あるいは、シングルモード光ファイバ24に接続されている光スプリッタを介してユーザ宅へ引き込んでもよい。
敷設された光ファイバケーブル20に含まれるシングルモード光ファイバ24に試験光を入射し、シングルモード光ファイバ24毎に物理量の長手方向分布を測定する測定器11と、
前記物理量の長手方向分布からシングルモード光ファイバ24の曲げの位置を検出すること、及び、データベース13に記載されている特定点(マンホール等の設備)の位置と前記曲げの位置とを照合して光ファイバケーブル20の敷設経路を推定する演算器12と、
を備える。
測定器11は、光ファイバケーブル20内の各シングルモード光ファイバに試験光を入射し、後方散乱光を受光することで光ファイバの長手方向の歪み分布(距離zにおける歪み量)を測定する。測定器11は、B-OTDR(ブリルアン散乱光を観測することで歪み分布を測定するOTDR(Optical Time Domain Reflectometer))、OFDR(Optical Frequency Domain Reflectometry)、B-OFDR(ブリルアン散乱光を観測することで歪み分布を測定するOFDR)などである。
まず、測定器10から、測定器10に最も近い前記曲げの位置z1(n=1)に相当する特定点(設備)の位置p1までの光ファイバケーブル20の敷設方向を知得済みとする。
方向計算部33は、
前記曲げの位置zn(nは2以上の自然数)と前記曲げの位置zn-1との距離を算出し、
前記曲げの位置zn-1に相当する前記特定点の位置pn-1から前記距離だけ離れた位置にある前記特定点の位置pnをデータベース13から見出し、
前記曲げの位置zn-1から前記曲げの位置znの間では光ファイバケーブル20の敷設方向が前記特定点の位置pn-1から前記特定点の位置pnへの方向であると推定する推定作業を行うこと、及び
前記nが全ての前記曲げの数Nに至るまで前記推定作業を繰り返す。
なお、複数のシングルモード光ファイバ24それぞれから距離znを検出した場合、平均化した値を距離znとすることが好ましい。
敷設された光ファイバケーブル20に含まれるシングルモード光ファイバ24に試験光を入射し、シングルモード光ファイバ24毎に物理量の長手方向分布を測定器11で測定する測定工程(ステップS01、S02)と、
前記物理量の長手方向分布からシングルモード光ファイバ24の曲げの位置(距離zn)を検出すること、及び、データベース13に記載されている特定点(設備pn)の位置と曲げの位置(距離zn)とを照合して光ファイバケーブル20の敷設経路を推定する演算工程(ステップS03)と、
を行う。
測定器11から、測定器11に最も近い曲げの位置z1に相当する特定点の位置p1までの光ファイバケーブル20の敷設方向を知得すること(ステップS31)、
曲げの位置zn(nは2以上の自然数)と曲げの位置zn-1との距離を算出し、
曲げの位置zn-1に相当する特定点の位置pn-1から距離(zn-zn-1)だけ離れた位置にある特定点の位置pnをデータベース13から見出し、
曲げの位置zn-1から曲げの位置znの間では光ファイバケーブル20の敷設方向が特定点の位置pn-1から特定点の位置pnへの方向であると推定する推定作業を行うこと(ステップS32)、及び
前記nの数が全ての曲げの数Nに至るまで前記推定作業を繰り返すこと
を特徴とする。
実施形態1と実施形態2で説明した光ファイバケーブルの推定手法を組み合わせて光ファイバケーブルの位置を推定してもよい。具体的には、次のように行う。まず、実施形態1で説明したように敷設された光ファイバケーブルの位置を推定する。実施形態1の推定方法は、光ファイバケーブルセンシング装置10から離れるほど光ファイバケーブル20の位置誤差が大きくなる。そこで、実施形態2で説明した推定手法を用いて位置誤差を補正する。
演算器12はコンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。
図14は、システム100のブロック図を示している。システム100は、ネットワーク135へと接続されたコンピュータ105を含む。
なお、この発明は上記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変形して実施可能である。要するにこの発明は、上位実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。
11:測定器
12:演算器
13:データベース
20:光ファイバケーブル
21:スロット
22:溝
23:光ファイバテープ心線
24:シングルモード光ファイバ
31:歪分布取得部
32:不連続歪位置取得部
33:方向計算部
34:ケーブルルート計算部
50:市街地
51:道路
100:システム
101:ユーザ
105:コンピュータ
110:プロセッサ
115:メモリ
120:プログラムモジュール
122:結果
125:記憶装置
130:ユーザデバイス
135:ネットワーク
140:記憶装置
150:データソース
301:光ファイバケーブルセンシングシステム
Claims (5)
- 敷設された光ファイバケーブルに含まれるシングルモード光ファイバに試験光を入射し、前記シングルモード光ファイバ毎に物理量の長手方向分布を測定する測定器と、
前記物理量の長手方向分布から前記シングルモード光ファイバの曲げの位置を検出すること、及び、データベースに記載されている特定点の位置と前記曲げの位置とを照合して前記光ファイバケーブルの敷設経路を推定する演算器と、
を備える光ファイバケーブルセンシング装置。 - 前記演算器は、
前記測定器から、前記測定器に最も近い前記曲げの位置z1に相当する特定点の位置p1までの前記光ファイバケーブルの敷設方向を知得済みであり、
前記曲げの位置zn(nは2以上の自然数)と前記曲げの位置zn-1との距離を算出し、
前記曲げの位置zn-1に相当する前記特定点の位置pn-1から前記距離だけ離れた位置にある前記特定点の位置pnを前記データベースから見出し、
前記曲げの位置zn-1から前記曲げの位置znの間では前記光ファイバケーブルの敷設方向が前記特定点の位置pn-1から前記特定点の位置pnへの方向であると推定する推定作業を行うこと、及び
前記nが全ての前記曲げの数Nに至るまで前記推定作業を繰り返すこと
を特徴とする請求項1に記載の光ファイバケーブルセンシング装置。 - 敷設された光ファイバケーブルに含まれるシングルモード光ファイバに試験光を入射し、前記シングルモード光ファイバ毎に物理量の長手方向分布を測定器で測定する測定工程と、
前記物理量の長手方向分布から前記シングルモード光ファイバの曲げの位置を検出すること、及び、データベースに記載されている特定点の位置と前記曲げの位置とを照合して前記光ファイバケーブルの敷設経路を推定する演算工程と、
を行う光ファイバケーブルセンシング方法。 - 前記演算工程では、
前記測定器から、前記測定器に最も近い前記曲げの位置z1に相当する特定点の位置p1までの前記光ファイバケーブルの敷設方向を知得すること、
前記曲げの位置zn(nは2以上の自然数)と前記曲げの位置zn-1との距離を算出し、
前記曲げの位置zn-1に相当する前記特定点の位置pn-1から前記距離だけ離れた位置にある前記特定点の位置pnを前記データベースから見出し、
前記曲げの位置zn-1から前記曲げの位置znの間では前記光ファイバケーブルの敷設方向が前記特定点の位置pn-1から前記特定点の位置pnへの方向であると推定する推定作業を行うこと、及び
前記nが全ての前記曲げの数Nに至るまで前記推定作業を繰り返すこと
を特徴とする請求項3に記載の光ファイバケーブルセンシング方法。 - 請求項1又は2に記載の光ファイバケーブルセンシング装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
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