JP3824712B2 - 光スイッチ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信端末等に用いられる光分配装置、光分配冗長方法及び光スイッチに係り、特に、光映像分配装置における冗長方法を改良した光分配装置、光分配冗長方法に関する。
【０００２】
また、本発明は、光の経路を変える光スイッチ、特に、光スイッチの機能の構成方法の改良に関する。
【０００３】
【従来の技術】
広帯域・低損失・無誘導という優れた特徴を持つ光ファイバに、ＲＦキャリア信号を周波数多重して伝送するＳＣＭ（Sub-Carrier Multiplexing）が実用化されつつある。また、加入者系において、映像信号を光のまま分配する全光分配方式の場合、分配損失があるため、光の送出側には高出力が要求される。この要求条件を満足するものとして、光信号を光そのまま増幅することを可能にした光増幅・分配技術が研究開発されている。
【０００４】
従来、この種の装置としては、例えば「National Technical Report Vol.39 No.4 Aug.1993」に開示されたものがある。
【０００５】
図８は上記文献の周波数分割多重光加入者伝送システムの全体構成図、図９はそのＡＭＰ／ＢＲＣの詳細な構成を示す図である。
【０００６】
図８において、光加入者伝送システムは、５０ｃｈの映像信号をＦＭ変調し周波数多重するＦＤＭ−ＭＵＸ１１、レーザダイオードを直接強度変調し、光増幅器で増幅した後に光ファイバに出力するＴＸ（Ｅ／Ｏ）１２、８分岐後、光増幅器で分岐損を補償しさらに分岐出力するＡＭＰ／ＢＲＣユニット１３〜１５（ＡＭＰ／ＢＲＣユニット１〜３）、光ファイバからなる光加入者線路１６、及び光加入者線路１６に接続され映像信号をさらに１６分岐して光加入者宅へ分配する１６分岐器１７から構成される。また、加入者宅においては、光・電気変換及び伝送を行うＯＮＵ（Optical Network Unit）１８、選局後、映像音声信号を復調するＣＳＵ（Channel Select Unit）１９及びＴＶ２０が設置されている。
【０００７】
上記３段のＡＭＰ／ＢＲＣユニット１３〜１５は、全体としてＡＭＰ／ＢＲＣモジュール２１を構成する。
【０００８】
上記ＡＭＰ／ＢＲＣユニット１３〜１５は、８分岐後、光増幅器で分岐損を補償する。８分岐のうち、１出力は予備系として使用する冗長構成としている。
【０００９】
図９は上記ＡＭＰ／ＢＲＣユニット１３〜１５の構成図であり、この図において、ＡＭＰ／ＢＲＣユニット１３〜１５は、入力光を分岐する１×８カプラ２２、光増幅を行う光アンプ（ＡＭＰ）２３、光の経路を変える１×８光スイッチ２４及び１×２光スイッチ２５から構成される。
【００１０】
ここで、上記ＴＸ（Ｅ／Ｏ）１２は、信頼性を高めるため予備系を含めた２重構成となっており、同一の装置０系、１系を装備し、通常は片方の系を使用し、異常時に他方の系に切替えて使用する。
【００１１】
また、図９において、ＴＸ（Ｅ／Ｏ）１２から入力された光は、１×８光カプラ２４によって８分配され、その出力は光アンプ２３によって分岐等による損失を補償され、上記光アンプ２３の１出力を他の出力が異常になったとき切り替えるように１×８光スイッチ２４が接続され、その出力を他の光アンプの出力につけられた２×１光スイッチ２５の他端につけられている。２×１の光スイッチ２５の出力端は、１×８光スイッチ２４の出力か他の光アンプの出力を選択して出力する。
【００１２】
上記ＡＭＰ／ＢＲＣユニット１３〜１５は、ＴＸ（Ｅ／Ｏ）１２からの入力光を８分岐し光増幅を行う。ここでも８分岐したうちの１系統は予備用であり、冗長構成としている。
【００１３】
一方、従来のこの種の光スイッチとしては、例えば「電子情報通信学会光量子エレクトロニクス研究会ＯＱＥ９０−１５４」４１頁に開示されたものがある。
【００１４】
図１０は上記文献に記載された光スイッチのスイッチング特性を示す図である。図１０に示すように、光スイッチは、素子に加える電圧を変化させることによって入力された光を一つの出力端子から他の出力端子に切り替えるように動作する。この場合、電圧と出力がリニアな関係なので光出力を分割して、例えば両出力に均等出力することができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのような従来の光分配装置にあっては、冗長構成のために通常状態では必要としない同じシステムや機能を余分に持たなければならず、また、その制御が複雑になり、装置のハードウェア、ソフトウェアの冗長構成の割合が大きくなる場合があった。
【００１６】
一方、上記構成の光スイッチでは、以下のような問題点があった。
【００１７】
すなわち、光クロストークが、マイナス十数デシベルあるため、光アナログ伝送や高速長距離伝送のように雑音の影響を少なくしたい装置に向かない。また、制御する電圧が大きく、別電源を必要とし、制御のハードウェアが増える。さらに、光スイッチの制御の電圧が温度等のばらつきにより一定せず希望の出力特性が得られない、等の解決課題があった。
【００１８】
本発明は、冗長構成のみのハードウェアを少なくし、制御を簡単にすることを目的とする。
【００１９】
また、本発明は、光システムを構築する上で、光入力を、スイッチする機能と光カプラとしての機能を切り替えて使用したいという需要に応えることができるようにすることを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光分配装置は、２以上の同一の光信号を伝送する系における光分配装置であって、２入力２出力光スイッチと、入力の異常の信号を検出する異常信号検出手段とを備え、２本の光出力の一方を光スイッチの入力に接続し、他方の光出力を光スイッチの他方の入力に接続し、通常状態では、光スイッチの一方の入力から入力された光を該光スイッチの一方の出力にのみ出力するとともに、該光スイッチの他方の入力から入力された光は該光スイッチの他方の出力のみに出力し、異常信号検出手段により入力の一方が異常であることが検出された場合、該異常信号により光スイッチの他方の光入力を等分して該光スイッチの出力に出力するように構成する。
【００２１】
また、本発明に係る光分配装置は、２入力２出力光スイッチと、入力の異常の信号を検出する異常信号検出手段とを備え、２本の光出力の一方を光スイッチの入力に接続し、他方の光出力を光スイッチの他方の入力に接続し、通常状態では、光スイッチの一方の入力から入力された光を該光スイッチの一方の出力にのみ出力するとともに、該光スイッチの他方の入力から入力された光は該光スイッチの他方の出力のみに出力し、異常信号検出手段により入力の一方が異常であることが検出された場合、該異常信号により光スイッチの他方の光入力を等分して該光スイッチの出力に出力する光分配構成段を、少なくとも最前段と最終段に用いて構成する。
【００２２】
また、本発明に係る光分配装置は、２入力２出力光スイッチと、入力の異常の信号を検出する異常信号検出手段とを備え、２本の光出力の一方を光スイッチの入力に接続し、他方の光出力を光スイッチの他方の入力に接続し、通常状態では、光スイッチの一方の入力から入力された光を該光スイッチの一方の出力にのみ出力するとともに、該光スイッチの他方の入力から入力された光は該光スイッチの他方の出力のみに出力し、異常信号検出手段により入力の一方が異常であることが検出された場合、該異常信号により光スイッチの他方の光入力を等分して該光スイッチの出力に出力する光分配構成段を、最前段と、最終段の前段に用いて構成する。
【００２３】
また、光分配装置は、光損失を補償する光アンプを備えたものであってもよく、光分配装置は、光損失の変動によらず光出力を一定にする手段を備えたものであってもよい。
【００２４】
また、光分配装置は、光スイッチの出力側に光損失を補償する光アンプを含む系において光損失の変動によらず光出力を一定にする手段を備えたたものであってもよく、光分配装置は、光スイッチの入力側に光損失を補償する光アンプを含む系において光損失の変動によらず光出力を一定にする手段と、光スイッチの出力側に光アンプの有無を検出する手段とを備え、光スイッチの出力側に光アンプがない場合、光スイッチの入力側の光アンプの出力を増加させるものであってもよい。また、光スイッチの出力側に光アンプがない場合、光スイッチの入力側の光アンプの一定出力を増加を２倍とするようにしてもよい。
【００２５】
また、光分配装置は、光出力をＮ個（Ｎは任意の整数）に分配し出力は１／Ｎになる１×Ｎ光カプラを備えて構成してもよい。
【００２６】
さらに、光分配装置は、複数段接続した構成とし、最前段の光スイッチの光入力には、光送信機の光出力を接続し、所定段の光スイッチの光出力には、光受信機の光入力を接続するようにしてもよい。
【００２７】
また、本発明に係る光分配冗長方法は、２以上の同一の光信号を伝送する系における光分配冗長方法であって、２本の光出力の一方を２入力２出力光スイッチの入力に接続し、他方の光出力を光スイッチの他方の出力に接続し、通常状態では、光スイッチの一方の入力から入力された光を光スイッチの一方の出力にのみ出力し光スイッチの他方の入力から入力された光は光スイッチの他方の出力のみに出力し、入力の異常の信号を検出する手段により入力の一方が異常の場合、光スイッチの他方の光入力を等分して光スイッチの出力に出力するようにする。
【００２８】
また、上記光分配冗長方法は、光スイッチの出力側に光損失を補償する光アンプを含む系において光損失の変動によらず光出力を一定にする手段を備えていてもよい。
【００２９】
また、上記光分配冗長方法は、光スイッチの入力側に光損失を補償する光アンプを含む系において光損失の変動によらず光出力を一定にする手段と、光スイッチの出力側に光アンプの有無を検出する手段を備え、光スイッチの出力側に光アンプがない場合、光スイッチの入力側の光アンプの出力を増加させるようにしてもよい。
【００３０】
また、本発明に係る光スイッチは、２以上の同一の光信号を伝送する系における光スイッチであって、１×２光スイッチ、２×１光スイッチ、及び光カプラを備え、一方の１×２光スイッチの入力端は一方の入力に接続され、他方の１×２光スイッチの入力端は他方の入力に接続され、一方の１×２光スイッチの一方の出力端は、一方の２×１光スイッチの一方の入力端に接続され、他方の１×２光スイッチの一方の出力端は、他方の２×１光スイッチの一方の入力端に接続され、一方の１×２光スイッチの他方の出力端は、光カプラの一方の入力端に接続され、他方の１×２光スイッチの他方の出力端は、光カプラの他方の入力端に接続され、光カプラの一方の出力端は、一方の２×１光スイッチの他方の入力端に接続され、光カプラの他方の出力端は、他方の２×１光スイッチの他方の入力端に接続され、一方の２×１光スイッチの出力端は、一方の出力に接続され、他方の２×１光スイッチの出力端は、一方の出力に接続されるように構成する。
【００３１】
また、上記光スイッチは、両方の光入力が正常な場合、入力光を各々１×２光スイッチから直接２×１光スイッチに接続し各々の出力端に接続するようにしてもよい。
【００３２】
また、上記光スイッチは、片方の光入力が異常な場合、正常な光が入力される１×２光スイッチを、光カプラに接続し光は２分配されて２×１光スイッチに接続され、２×１光スイッチを各々光カプラに接続するようにしてもよい。
【００３３】
さらに、上記光スイッチは、両方の光スイッチが異常な場合、１×２光スイッチの各々入力光を２×１光スイッチに接続し、２×１光スイッチは光カプラの入力を出力するように接続する、または、１×２光スイッチは各々入力光を光カプラに接続し、２×１光スイッチは１×２光スイッチの入力を出力するように接続するものであってもよい。
【００３４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る光分配装置、光分配冗長方法及び光スイッチは、光ＣＡＴＶ装置等に用いられる光映像分配装置に適用することができる。
【００３５】
図１は本発明の第１の実施形態に係る光スイッチの構成を示す図であり、光分配装置、光リングネットワーク、光バス等の冗長システムに適用した例である。
【００３６】
図１において、３０は光信号を送信する光送信機（ＴＸ０）、３１は光送信機（ＴＸ１）、ＥＯは電気信号を光信号に変換する電気光変換器、ＡＭＰは光信号を増幅する光アンプ、Ｓは２×２光スイッチ、Ｃは１×Ｎ光カプラ、及びＲＸは光信号を受信する光受信機である。
【００３７】
上記２×２光スイッチ（Ｓ）は、２入力２出力の光スイッチであり、光スイッチに加えられた電圧によって出力の片端にのみ出力したり、両出力に均等に出力したりする。
【００３８】
２×２光スイッチＳは、１×２光スイッチ、２×２光カプラＣから構成され、２×２光スイッチＳの入力には、２以上の同一の光信号を伝送する系において、２本の光出力の一方の光出力と、他方の光出力とが接続される。
【００３９】
上記１×２光スイッチは、１つの光入出力と２つの光入出力が相対し、この１本の光入出力が２本のうちの１本と切り替えにより接続される光スイッチである。
【００４０】
上記１×Ｎ光カプラ（Ｃ）は、光出力をＮ個に分配する。出力は１／Ｎになる。例えば、１×８光カプラは、１つの光入力と８つの光出力が相対し、１つの光入力に入力された光は、相対する８つの光出力に均等に分割されて出力される。
【００４１】
このように、本実施形態に係る光分配装置は、電気光変換器ＥＯと光アンプＡＭＰにより構成される光送信機（ＴＸ）３０の出力は、２×２光スイッチＳの入力の一端に接続され、他方の光送信機３１の出力は、当該２×２光スイッチＳの入力の他端に接続され、２×２光スイッチＳの出力は各々別の１×Ｎ光カプラＣの入力に接続され、各々の１×Ｎ光カプラＣの各々の出力は各々別の光アンプＡＭＰに接続される。
【００４２】
上記１×Ｎ光カプラＣの出力は構造上、２本の光ファイバにより作成される等により出力は一般に２の倍数となる。
【００４３】
また、２×２光スイッチＳの光アンプＡＭＰは、任意の２台が一組となりその出力は、前記光送信機３０，３１の出力と同様の構成をした光スイッチＳと光カプラＣ、光アンプＡＭＰに接続される。この光アンプＡＭＰとしては、例えば、エルビウム光ファイバアンプを使用する。
【００４４】
このような構成が数段続いた後の任意の２台の光アンプＡＭＰの出力は前記光スイッチＳと光カプラＣ、光アンプＡＭＰの構成のうち、光アンプＡＭＰを光受信機（ＲＸ）に置き換えた構成に接続される。
【００４５】
以下、上述のように構成された光分配装置の動作を説明する。
【００４６】
通常状態の場合
通常状態の場合、光スイッチＳは１の入力より入力された光は１の出力にのみ出力されるように設定される。したがって、２つの光スイッチＳの入力から入力された光は各々、２つの光スイッチＳの出力のどちらかに出力される。光スイッチＳからの出力は光カプラＣによって分配され、分配による光出力の減少分や光スイッチＳの損失分が光アンプＡＭＰによって補償され次段へ続く。
【００４７】
最終段では分配された出力はそのまま光受信機（ＲＸ）に入力される。入力のレベルを一定に保ち出力するため、ひとつの入力を何倍にも分岐して出力することができる。
【００４８】
異常状態の場合
本光分配装置は、光スイッチＳに入力されるＴＸ若しくは光アンプＡＭＰの片側が異常の場合にそれを補償するものである。
【００４９】
異常状態の場合、通常状態から光スイッチＳを以下のように切り替える。
【００５０】
光スイッチＳは、片側の入力に対し双方の出力に入力の半分を均等に出力するよう切り替える。この場合の光スイッチＳの制御は、前段のＴＸまたは光アンプＡＭＰの片側が異常であることを通知することによって行う。
【００５１】
光スイッチＳの後に続く光アンプＡＭＰは入力が半分になるので、光出力が一定になるようＡＧＣ（Automatic Gain Control：自動利得制御）機能を装備し、光出力が通常状態と同じ出力になるよう制御する。
【００５２】
最終段においては、光アンプＡＭＰの替わりにＲＸが接続されており、（１）ＲＸ内でオートゲインコントロールする。また、（２）ＲＸにおいては、半分の入力でも検知できるように設計する、（３）前段の出力を２倍にする、方法がある。
【００５３】
上記（１）については、上述した場合と同様に光アンプＡＭＰを内蔵したり、電気に変換した時点でコントロールする。また、上記（２）については、電気に変換した時点でコントロールするか、検知できない場合はあらかじめ光カプラＣの分岐数を半分にする。
【００５４】
上記（３）の場合は、光スイッチＳに光スイッチＳの後段に光アンプＡＭＰがある場合を通知し、光スイッチＳは、前段の光アンプＡＭＰにその旨を通知し、光アンプＡＭＰは、後段に光アンプがない場合に、オートゲインコントロールの一定出力値を２倍に切り替える。
【００５５】
以上説明したように、第１の実施形態に係る光分配装置及び光分配冗長方法は、２×２光スイッチ（Ｓ）、光入力をＮ個に分配する１×Ｎ光カプラ（Ｃ）、光損失の変動によらず光出力を一定にするＡＧＣ機能を有し光信号を増幅する光アンプＡＭＰ、及び入力の異常の信号を検出する異常信号検出手段とを備え、２本の光出力の一方を光スイッチＳの入力に接続し、他方の光出力を光スイッチＳの他方の入力に接続し、通常状態では、光スイッチＳの一方の入力から入力された光を光スイッチＳの一方の出力にのみ出力するとともに、光スイッチＳの他方の入力から入力された光は光スイッチＳの他方の出力のみに出力し、異常信号検出手段により入力の一方が異常であることが検出された場合、異常の信号により光スイッチの他方の光入力を等分して光スイッチＳの出力に出力するようにしているので、光出力２個に対し１個の２×２光スイッチＳを設けることによって、冗長構成が構築でき、冗長構成に要するハードウェアが少なくてすむ。
【００５６】
また、光スイッチの前後の関係のみで制御する態様であるため、情報を１カ所に集めて全体で制御する等の膨大なソフトウェア等を必要としない。
【００５７】
特に、光ファイバ増幅器は、入力光の変化に対する出力光を一定にする機能が優れているので、初段から中段にかけての補償の効果が大きい。
【００５８】
この場合、エルビウム光ファイバアンプを使用すれば、電力増加が少なく冗長構成ができる。
【００５９】
ここで、上述した光分配構成段を、最前段と最終段にのみ用いて冗長構成するようにしてもよく、このように構成すれば全体の冗長機能を満足させることができ、より少ないハードウェア、ソフトウェアにより冗長構成を構築することができる。
【００６０】
また、上述した光分配構成段を、最前段と、最終段の１つ前（最終段−１）に用いるようにしてもよく、入力光をＡＧＣにより補償する効果を得ることができる。
【００６１】
したがって、このような優れた特長を有する光分配装置及び光分配冗長方法を、光映像分配装置に適用すれば、この装置においてシステムや構成を軽減することができ、特に、光ＣＡＴＶ装置等に代表される光映像分配装置に適用して好適である。
【００６２】
また、本装置は、同一の信号を送出する光装置、特に２重化リングネットワークや２重化バス方式にも適用可能である
図２は本発明の第２の実施形態に係る光スイッチの構成を示す図であり、２以上の同一の光信号を伝送する系における光分配装置に適用した例である。光分配装置、光リングネットワーク、光バス等の冗長システムに適用可能である。なお、前記図１中、２×２光スイッチをＳ、１×Ｎ光カプラをＣで記載しており、図２〜図７中においても光スイッチをＳ、光カプラをＣで記載するが、前記図１の２×２光スイッチ（Ｓ）、１×Ｎ光カプラ（Ｃ）とは構成が異なるものである。
【００６３】
図２において、符号４０は光スイッチの基本的な構成部であり、全体として２×２光スイッチ４０を構成する。この２×２光スイッチ４０等が多段構成されて光分配装置を構成する。
【００６４】
２×２光スイッチ４０は、１×２光スイッチ４１，４２（Ｓ１，Ｓ２）、２×１光スイッチ４３，４４（Ｓ３，Ｓ４）、２×２光カプラ４５（Ｃ）から構成され、２×２光スイッチ４０の入力には、２以上の同一の光信号を伝送する系において、２本の光出力の一方の光出力と、他方の光出力とが接続される。
【００６５】
上記１×２光スイッチ４１，４２（Ｓ１，Ｓ２）は、１つの光入出力と２つの光入出力が相対し、この１本の光入出力が２本のうちの１本と切り替えにより接続される光スイッチである。
【００６６】
上記２×２光カプラ４５（Ｃ）は、２つの光入出力と２つの光入出力が相対し、２つの光入出力の一方に入力された光は、相対する２つの光入出力に均等に分割されて出力され、２つの光入出力の他方より入力された光は相対する２つの光入出力に均等に分割して出力される。
【００６７】
すなわち、図２に示す光回路において、一方の１×２光スイッチＳ１の入力端は一方の入力に接続され、他方の１×２光スイッチＳ２の入力端は他方の入力に接続され、一方の１×２光スイッチＳ１の一方の出力端は、一方の２×１光スイッチＳ３の一方の入力端に接続され、他方の１×２光スイッチＳ２の一方の出力端は、他方の２×１光スイッチＳ４の一方の入力端に接続され一方の１×２光スイッチＳ１の他方の出力端は、光カプラＣの一方の入力端に接続され、他方の１×２光スイッチＳ２の他方の出力端は、光カプラＣの他方の入力端に接続され、光カプラＣの一方の出力端は、一方の２×１光スイッチＳ３の他方の入力端に接続され、光カプラＣの他方の出力端は、他方の２×１光スイッチＳ３の他方の入力端に接続され、一方の２×１光スイッチＳ４の出力端は、一方の出力に接続され、他方の２×１光スイッチＳ４の出力端は、一方の出力に接続される。
【００６８】
以下、上述のように構成された光スイッチの動作を説明する。
【００６９】
図３〜図７は上記２×２光スイッチ４０の動作を説明するための図であり、図３は入力が正常の場合を、図４及び図５は片方の入力が異常の場合を、図６及び図７は両方の入力が異常の場合をそれぞれ示す。
【００７０】
両方の光入力が正常な場合（図３）
入力光は各々１×２光スイッチＳ１，Ｓ２から直接２×１光スイッチＳ３，Ｓ４に接続され各々の出力端に接続される。
【００７１】
片方の光入力が異常な場合（図４、図５）
正常な光が入力される１×２光スイッチは、光カプラＣに接続され、光カプラＣで光は２分配され２×１光スイッチに接続され、２×１光スイッチは各々光カプラＣに接続され、分配された光入力は各々出力される。異常な光が入力される１×２光スイッチは、２×１光スイッチ側に援続されるが、２×１光スイッチは光カプラ側に接続されているので異常光入力は出力されない。
【００７２】
両方の光スイッチが異常な場合（図６、図７）
１×２光スイッチは、各々入力光を２×１光スイッチに接続し、２×１光スイッチは光カプラＣの入力を出力するよう接続される。または、１×２光スイッチは各々入力光を２×１光カプラに接続し、２×１光スイッチは１×２光スイッチの入力を出力するよう接続される。したがって、異常光入力は光出力されない。
以上説明したように、第２の実施形態に係る光スイッチは、１×２光スイッチ４１，４２（Ｓ１，Ｓ２）、２×１光スイッチ４３，４４（Ｓ３，Ｓ４）、２×２光カプラ４５（Ｃ）を備え、一方の１×２光スイッチＳ１の入力端は一方の入力に接続され、他方の１×２光スイッチＳ２の入力端は他方の入力に接続され、一方の１×２光スイッチＳ１の一方の出力端は、一方の２×１光スイッチＳ３の一方の入力端に接続され、他方の１×２光スイッチＳ２の一方の出力端は、他方の２×１光スイッチＳ４の一方の入力端に接続され一方の１×２光スイッチＳ１の他方の出力端は、光カプラＣの一方の入力端に接続され、他方の１×２光スイッチＳ２の他方の出力端は、光カプラＣの他方の入力端に接続され、光カプラＣの一方の出力端は、一方の２×１光スイッチＳ３の他方の入力端に接続され、光カプラＣの他方の出力端は、他方の２×１光スイッチＳ３の他方の入力端に接続され、一方の２×１光スイッチＳ４の出力端は、一方の出力に接続され、他方の２×１光スイッチＳ４の出力端は、一方の出力に接続されているので、光スイッチとして最適化された光スイッチ（例えば、機械式光スイッチ）、光カプラ（例えば、２本の光ファイバにより作成される光カプラ）を使用することが可能になり、光クロストーク、光反射の特性が良く、伝送路上で発生する雑音を少なくすることができる。
【００７３】
また、異常時の信号を出力しないので、光異常により光がなくなった場合、光が減少した場合、あるいは光が増えた場合等でも、片側の異常の場合には、他方の正常出力のみ出力でき、また両側異常の場合は異常出力をしないですむ効果を得ることができる。
【００７４】
したがって、２つのシステムのうち一方が障害の場合に他方のシステムで補う冗長システムに使用することができ、特に、光分配装置、光リングネットワーク、光バス等の冗長システムに利用できる。
【００７５】
ここで、片側の入力のみを切り離したい場合は、前記図３に示す切り離したい側の１×２光スイッチの光出力を光カプラ側にするか、若しくは、２×１光スイッチの入力を光カプラ側にすることで実現できる。
【００７６】
なお、上記各実施形態に係る光分配装置、光分配冗長方法及び光スイッチを、上述したような光映像分配装置等に適用することもできるが、勿論これには限定されず、光を送受信する通信システムであれば全ての装置に適用可能であることは言うまでもない。
【００７７】
また、上記光分配装置を構成する光スイッチ、光カプラ等の入力出力数、種類、個数、接続方法などは前述した上述の実施形態に限られないことは言うまでもない。
【００７８】
【発明の効果】
本発明に係る光分配装置では、２以上の同一の光信号を伝送する系における光分配装置であって、２入力２出力光スイッチと、入力の異常の信号を検出する異常信号検出手段とを備え、２本の光出力の一方を光スイッチの入力に接続し、他方の光出力を光スイッチの他方の入力に接続し、通常状態では、光スイッチの一方の入力から入力された光を該光スイッチの一方の出力にのみ出力するとともに、該光スイッチの他方の入力から入力された光は該光スイッチの他方の出力のみに出力し、異常信号検出手段により入力の一方が異常であることが検出された場合、該異常信号により光スイッチの他方の光入力を等分して該光スイッチの出力に出力するように構成しているので、冗長構成のために通常状態では必要としない同じシステムや機能を余分に持つことを防止することができ、少ないハードウェア、ソフトウェアにより冗長構成を構築することができる。
【００７９】
また、本発明に係る光分配装置では、２入力２出力光スイッチと、入力の異常の信号を検出する異常信号検出手段とを備え、２本の光出力の一方を光スイッチの入力に接続し、他方の光出力を光スイッチの他方の入力に接続し、通常状態では、光スイッチの一方の入力から入力された光を該光スイッチの一方の出力にのみ出力するとともに、該光スイッチの他方の入力から入力された光は該光スイッチの他方の出力のみに出力し、異常信号検出手段により入力の一方が異常であることが検出された場合、該異常信号により光スイッチの他方の光入力を等分して該光スイッチの出力に出力する光分配構成段を、少なくとも最前段と最終段に用いて構成しているので、この冗長構成を使用することにより全体の冗長機能を満足させることができ、より少ないハードウェア、ソフトウェアにより冗長構成を構築することができる。
【００８０】
また、本発明に係る光分配装置では、２入力２出力光スイッチと、入力の異常の信号を検出する異常信号検出手段とを備え、２本の光出力の一方を光スイッチの入力に接続し、他方の光出力を光スイッチの他方の入力に接続し、通常状態では、光スイッチの一方の入力から入力された光を該光スイッチの一方の出力にのみ出力するとともに、該光スイッチの他方の入力から入力された光は該光スイッチの他方の出力のみに出力し、異常信号検出手段により入力の一方が異常であることが検出された場合、該異常信号により光スイッチの他方の光入力を等分して該光スイッチの出力に出力する光分配構成段を、最前段と、最終段の前段に用いて構成しているので、入力光をＡＧＣにより補償する効果を得ることができる。
【００８１】
また、本発明に係る光分配冗長方法は、２以上の同一の光信号を伝送する系における光分配冗長方法であって、２本の光出力の一方を２入力２出力光スイッチの入力に接続し、他方の光出力を光スイッチの他方の出力に接続し、通常状態では、光スイッチの一方の入力から入力された光を光スイッチの一方の出力にのみ出力し光スイッチの他方の入力から入力された光は光スイッチの他方の出力のみに出力し、入力の異常の信号を検出する手段により入力の一方が異常の場合、光スイッチの他方の光入力を等分して光スイッチの出力に出力するようにしているので、冗長構成のために通常状態では必要としない同じシステムや機能を余分に持つことを防止しつつ、冗長構成が構築でき、冗長構成に要するハードウェア、ソフトウェアが少なくてすむとともに、光スイッチの前後の関係のみで制御する態様であるため、情報を１カ所に集めて全体で制御する等の膨大なソフトウェア等を必要とせず、制御を飛躍的に簡略化することができる。
【００８２】
また、本発明に係る光スイッチは、２以上の同一の光信号を伝送する系における光スイッチであって、１×２光スイッチ、２×１光スイッチ、及び光カプラを備え、一方の１×２光スイッチの入力端は一方の入力に接続され、他方の１×２光スイッチの入力端は他方の入力に接続され、一方の１×２光スイッチの一方の出力端は、一方の２×１光スイッチの一方の入力端に接続され、他方の１×２光スイッチの一方の出力端は、他方の２×１光スイッチの一方の入力端に接続され、一方の１×２光スイッチの他方の出力端は、光カプラの一方の入力端に接続され、他方の１×２光スイッチの他方の出力端は、光カプラの他方の入力端に接続され、光カプラの一方の出力端は、一方の２×１光スイッチの他方の入力端に接続され、光カプラの他方の出力端は、他方の２×１光スイッチの他方の入力端に接続され、一方の２×１光スイッチの出力端は、一方の出力に接続され、他方の２×１光スイッチの出力端は、一方の出力に接続されるように構成しているので、光スイッチとして最適化された光スイッチ、光カプラを使用することが可能になり、光クロストーク、光反射の特性が良く、伝送路上で発生する雑音を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した第１の実施形態に係る光分配装置の構成を示す図である。
【図２】本発明を適用した第２の実施形態に係る光スイッチの構成を示す図である。
【図３】上記光スイッチの入力が正常の場合の動作を説明するための図である。
【図４】上記光スイッチの片方の入力が異常の場合の動作を説明するための図である。
【図５】上記光スイッチの片方の入力が異常の場合の動作を説明するための図である。
【図６】上記光スイッチの両方の入力が異常の場合の動作を説明するための図である。
【図７】上記光スイッチの両方の入力が異常の場合の動作を説明するための図である。
【図８】周波数分割多重光加入者伝送システムの全体構成を示す構成図である。
【図９】周波数分割多重光加入者伝送システムのＡＭＰ／ＢＲＣの詳細な構成を示す図である。
【図１０】光スイッチのスイッチング特性を示す特性図である。
【符号の説明】
３０ 光送信機（ＴＸ０）、３１ 光送信機（ＴＸ１）、ＥＯ 電気光変換器、ＡＭＰ 光アンプ、Ｓ ２×２光スイッチ、Ｃ １×Ｎ光カプラ、ＲＸ 光受信機、４０ ２×２光スイッチ、４１，４２ １×２光スイッチ（Ｓ１，Ｓ２）、４３，４４ ２×１光スイッチ（Ｓ３，Ｓ４）、４５ ２×２光カプラ（Ｃ）
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信端末等に用いられる光分配装置、光分配冗長方法及び光スイッチに係り、特に、光映像分配装置における冗長方法を改良した光分配装置、光分配冗長方法に関する。
【０００２】
また、本発明は、光の経路を変える光スイッチ、特に、光スイッチの機能の構成方法の改良に関する。
【０００３】
【従来の技術】
広帯域・低損失・無誘導という優れた特徴を持つ光ファイバに、ＲＦキャリア信号を周波数多重して伝送するＳＣＭ（Sub-Carrier Multiplexing）が実用化されつつある。また、加入者系において、映像信号を光のまま分配する全光分配方式の場合、分配損失があるため、光の送出側には高出力が要求される。この要求条件を満足するものとして、光信号を光そのまま増幅することを可能にした光増幅・分配技術が研究開発されている。
【０００４】
従来、この種の装置としては、例えば「National Technical Report Vol.39 No.4 Aug.1993」に開示されたものがある。
【０００５】
図８は上記文献の周波数分割多重光加入者伝送システムの全体構成図、図９はそのＡＭＰ／ＢＲＣの詳細な構成を示す図である。
【０００６】
図８において、光加入者伝送システムは、５０ｃｈの映像信号をＦＭ変調し周波数多重するＦＤＭ−ＭＵＸ１１、レーザダイオードを直接強度変調し、光増幅器で増幅した後に光ファイバに出力するＴＸ（Ｅ／Ｏ）１２、８分岐後、光増幅器で分岐損を補償しさらに分岐出力するＡＭＰ／ＢＲＣユニット１３〜１５（ＡＭＰ／ＢＲＣユニット１〜３）、光ファイバからなる光加入者線路１６、及び光加入者線路１６に接続され映像信号をさらに１６分岐して光加入者宅へ分配する１６分岐器１７から構成される。また、加入者宅においては、光・電気変換及び伝送を行うＯＮＵ（Optical Network Unit）１８、選局後、映像音声信号を復調するＣＳＵ（Channel Select Unit）１９及びＴＶ２０が設置されている。
【０００７】
上記３段のＡＭＰ／ＢＲＣユニット１３〜１５は、全体としてＡＭＰ／ＢＲＣモジュール２１を構成する。
【０００８】
上記ＡＭＰ／ＢＲＣユニット１３〜１５は、８分岐後、光増幅器で分岐損を補償する。８分岐のうち、１出力は予備系として使用する冗長構成としている。
【０００９】
図９は上記ＡＭＰ／ＢＲＣユニット１３〜１５の構成図であり、この図において、ＡＭＰ／ＢＲＣユニット１３〜１５は、入力光を分岐する１×８カプラ２２、光増幅を行う光アンプ（ＡＭＰ）２３、光の経路を変える１×８光スイッチ２４及び１×２光スイッチ２５から構成される。
【００１０】
ここで、上記ＴＸ（Ｅ／Ｏ）１２は、信頼性を高めるため予備系を含めた２重構成となっており、同一の装置０系、１系を装備し、通常は片方の系を使用し、異常時に他方の系に切替えて使用する。
【００１１】
また、図９において、ＴＸ（Ｅ／Ｏ）１２から入力された光は、１×８光カプラ２４によって８分配され、その出力は光アンプ２３によって分岐等による損失を補償され、上記光アンプ２３の１出力を他の出力が異常になったとき切り替えるように１×８光スイッチ２４が接続され、その出力を他の光アンプの出力につけられた２×１光スイッチ２５の他端につけられている。２×１の光スイッチ２５の出力端は、１×８光スイッチ２４の出力か他の光アンプの出力を選択して出力する。
【００１２】
上記ＡＭＰ／ＢＲＣユニット１３〜１５は、ＴＸ（Ｅ／Ｏ）１２からの入力光を８分岐し光増幅を行う。ここでも８分岐したうちの１系統は予備用であり、冗長構成としている。
【００１３】
一方、従来のこの種の光スイッチとしては、例えば「電子情報通信学会光量子エレクトロニクス研究会ＯＱＥ９０−１５４」４１頁に開示されたものがある。
【００１４】
図１０は上記文献に記載された光スイッチのスイッチング特性を示す図である。図１０に示すように、光スイッチは、素子に加える電圧を変化させることによって入力された光を一つの出力端子から他の出力端子に切り替えるように動作する。この場合、電圧と出力がリニアな関係なので光出力を分割して、例えば両出力に均等出力することができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのような従来の光分配装置にあっては、冗長構成のために通常状態では必要としない同じシステムや機能を余分に持たなければならず、また、その制御が複雑になり、装置のハードウェア、ソフトウェアの冗長構成の割合が大きくなる場合があった。
【００１６】
一方、上記構成の光スイッチでは、以下のような問題点があった。
【００１７】
すなわち、光クロストークが、マイナス十数デシベルあるため、光アナログ伝送や高速長距離伝送のように雑音の影響を少なくしたい装置に向かない。また、制御する電圧が大きく、別電源を必要とし、制御のハードウェアが増える。さらに、光スイッチの制御の電圧が温度等のばらつきにより一定せず希望の出力特性が得られない、等の解決課題があった。
【００１８】
本発明は、冗長構成のみのハードウェアを少なくし、制御を簡単にすることを目的とする。
【００１９】
また、本発明は、光システムを構築する上で、光入力を、スイッチする機能と光カプラとしての機能を切り替えて使用したいという需要に応えることができるようにすることを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光分配装置は、２以上の同一の光信号を伝送する系における光分配装置であって、２入力２出力光スイッチと、入力の異常の信号を検出する異常信号検出手段とを備え、２本の光出力の一方を光スイッチの入力に接続し、他方の光出力を光スイッチの他方の入力に接続し、通常状態では、光スイッチの一方の入力から入力された光を該光スイッチの一方の出力にのみ出力するとともに、該光スイッチの他方の入力から入力された光は該光スイッチの他方の出力のみに出力し、異常信号検出手段により入力の一方が異常であることが検出された場合、該異常信号により光スイッチの他方の光入力を等分して該光スイッチの出力に出力するように構成する。
【００２１】
また、本発明に係る光分配装置は、２入力２出力光スイッチと、入力の異常の信号を検出する異常信号検出手段とを備え、２本の光出力の一方を光スイッチの入力に接続し、他方の光出力を光スイッチの他方の入力に接続し、通常状態では、光スイッチの一方の入力から入力された光を該光スイッチの一方の出力にのみ出力するとともに、該光スイッチの他方の入力から入力された光は該光スイッチの他方の出力のみに出力し、異常信号検出手段により入力の一方が異常であることが検出された場合、該異常信号により光スイッチの他方の光入力を等分して該光スイッチの出力に出力する光分配構成段を、少なくとも最前段と最終段に用いて構成する。
【００２２】
また、本発明に係る光分配装置は、２入力２出力光スイッチと、入力の異常の信号を検出する異常信号検出手段とを備え、２本の光出力の一方を光スイッチの入力に接続し、他方の光出力を光スイッチの他方の入力に接続し、通常状態では、光スイッチの一方の入力から入力された光を該光スイッチの一方の出力にのみ出力するとともに、該光スイッチの他方の入力から入力された光は該光スイッチの他方の出力のみに出力し、異常信号検出手段により入力の一方が異常であることが検出された場合、該異常信号により光スイッチの他方の光入力を等分して該光スイッチの出力に出力する光分配構成段を、最前段と、最終段の前段に用いて構成する。
【００２３】
また、光分配装置は、光損失を補償する光アンプを備えたものであってもよく、光分配装置は、光損失の変動によらず光出力を一定にする手段を備えたものであってもよい。
【００２４】
また、光分配装置は、光スイッチの出力側に光損失を補償する光アンプを含む系において光損失の変動によらず光出力を一定にする手段を備えたたものであってもよく、光分配装置は、光スイッチの入力側に光損失を補償する光アンプを含む系において光損失の変動によらず光出力を一定にする手段と、光スイッチの出力側に光アンプの有無を検出する手段とを備え、光スイッチの出力側に光アンプがない場合、光スイッチの入力側の光アンプの出力を増加させるものであってもよい。また、光スイッチの出力側に光アンプがない場合、光スイッチの入力側の光アンプの一定出力を増加を２倍とするようにしてもよい。
【００２５】
また、光分配装置は、光出力をＮ個（Ｎは任意の整数）に分配し出力は１／Ｎになる１×Ｎ光カプラを備えて構成してもよい。
【００２６】
さらに、光分配装置は、複数段接続した構成とし、最前段の光スイッチの光入力には、光送信機の光出力を接続し、所定段の光スイッチの光出力には、光受信機の光入力を接続するようにしてもよい。
【００２７】
また、本発明に係る光分配冗長方法は、２以上の同一の光信号を伝送する系における光分配冗長方法であって、２本の光出力の一方を２入力２出力光スイッチの入力に接続し、他方の光出力を光スイッチの他方の出力に接続し、通常状態では、光スイッチの一方の入力から入力された光を光スイッチの一方の出力にのみ出力し光スイッチの他方の入力から入力された光は光スイッチの他方の出力のみに出力し、入力の異常の信号を検出する手段により入力の一方が異常の場合、光スイッチの他方の光入力を等分して光スイッチの出力に出力するようにする。
【００２８】
また、上記光分配冗長方法は、光スイッチの出力側に光損失を補償する光アンプを含む系において光損失の変動によらず光出力を一定にする手段を備えていてもよい。
【００２９】
また、上記光分配冗長方法は、光スイッチの入力側に光損失を補償する光アンプを含む系において光損失の変動によらず光出力を一定にする手段と、光スイッチの出力側に光アンプの有無を検出する手段を備え、光スイッチの出力側に光アンプがない場合、光スイッチの入力側の光アンプの出力を増加させるようにしてもよい。
【００３０】
また、本発明に係る光スイッチは、２以上の同一の光信号を伝送する系における光スイッチであって、１×２光スイッチ、２×１光スイッチ、及び光カプラを備え、一方の１×２光スイッチの入力端は一方の入力に接続され、他方の１×２光スイッチの入力端は他方の入力に接続され、一方の１×２光スイッチの一方の出力端は、一方の２×１光スイッチの一方の入力端に接続され、他方の１×２光スイッチの一方の出力端は、他方の２×１光スイッチの一方の入力端に接続され、一方の１×２光スイッチの他方の出力端は、光カプラの一方の入力端に接続され、他方の１×２光スイッチの他方の出力端は、光カプラの他方の入力端に接続され、光カプラの一方の出力端は、一方の２×１光スイッチの他方の入力端に接続され、光カプラの他方の出力端は、他方の２×１光スイッチの他方の入力端に接続され、一方の２×１光スイッチの出力端は、一方の出力に接続され、他方の２×１光スイッチの出力端は、一方の出力に接続されるように構成する。
【００３１】
また、上記光スイッチは、両方の光入力が正常な場合、入力光を各々１×２光スイッチから直接２×１光スイッチに接続し各々の出力端に接続するようにしてもよい。
【００３２】
また、上記光スイッチは、片方の光入力が異常な場合、正常な光が入力される１×２光スイッチを、光カプラに接続し光は２分配されて２×１光スイッチに接続され、２×１光スイッチを各々光カプラに接続するようにしてもよい。
【００３３】
さらに、上記光スイッチは、両方の光スイッチが異常な場合、１×２光スイッチの各々入力光を２×１光スイッチに接続し、２×１光スイッチは光カプラの入力を出力するように接続する、または、１×２光スイッチは各々入力光を光カプラに接続し、２×１光スイッチは１×２光スイッチの入力を出力するように接続するものであってもよい。
【００３４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る光分配装置、光分配冗長方法及び光スイッチは、光ＣＡＴＶ装置等に用いられる光映像分配装置に適用することができる。
【００３５】
図１は本発明の第１の実施形態に係る光スイッチの構成を示す図であり、光分配装置、光リングネットワーク、光バス等の冗長システムに適用した例である。
【００３６】
図１において、３０は光信号を送信する光送信機（ＴＸ０）、３１は光送信機（ＴＸ１）、ＥＯは電気信号を光信号に変換する電気光変換器、ＡＭＰは光信号を増幅する光アンプ、Ｓは２×２光スイッチ、Ｃは１×Ｎ光カプラ、及びＲＸは光信号を受信する光受信機である。
【００３７】
上記２×２光スイッチ（Ｓ）は、２入力２出力の光スイッチであり、光スイッチに加えられた電圧によって出力の片端にのみ出力したり、両出力に均等に出力したりする。
【００３８】
２×２光スイッチＳは、１×２光スイッチ、２×２光カプラＣから構成され、２×２光スイッチＳの入力には、２以上の同一の光信号を伝送する系において、２本の光出力の一方の光出力と、他方の光出力とが接続される。
【００３９】
上記１×２光スイッチは、１つの光入出力と２つの光入出力が相対し、この１本の光入出力が２本のうちの１本と切り替えにより接続される光スイッチである。
【００４０】
上記１×Ｎ光カプラ（Ｃ）は、光出力をＮ個に分配する。出力は１／Ｎになる。例えば、１×８光カプラは、１つの光入力と８つの光出力が相対し、１つの光入力に入力された光は、相対する８つの光出力に均等に分割されて出力される。
【００４１】
このように、本実施形態に係る光分配装置は、電気光変換器ＥＯと光アンプＡＭＰにより構成される光送信機（ＴＸ）３０の出力は、２×２光スイッチＳの入力の一端に接続され、他方の光送信機３１の出力は、当該２×２光スイッチＳの入力の他端に接続され、２×２光スイッチＳの出力は各々別の１×Ｎ光カプラＣの入力に接続され、各々の１×Ｎ光カプラＣの各々の出力は各々別の光アンプＡＭＰに接続される。
【００４２】
上記１×Ｎ光カプラＣの出力は構造上、２本の光ファイバにより作成される等により出力は一般に２の倍数となる。
【００４３】
また、２×２光スイッチＳの光アンプＡＭＰは、任意の２台が一組となりその出力は、前記光送信機３０，３１の出力と同様の構成をした光スイッチＳと光カプラＣ、光アンプＡＭＰに接続される。この光アンプＡＭＰとしては、例えば、エルビウム光ファイバアンプを使用する。
【００４４】
このような構成が数段続いた後の任意の２台の光アンプＡＭＰの出力は前記光スイッチＳと光カプラＣ、光アンプＡＭＰの構成のうち、光アンプＡＭＰを光受信機（ＲＸ）に置き換えた構成に接続される。
【００４５】
以下、上述のように構成された光分配装置の動作を説明する。
【００４６】
通常状態の場合
通常状態の場合、光スイッチＳは１の入力より入力された光は１の出力にのみ出力されるように設定される。したがって、２つの光スイッチＳの入力から入力された光は各々、２つの光スイッチＳの出力のどちらかに出力される。光スイッチＳからの出力は光カプラＣによって分配され、分配による光出力の減少分や光スイッチＳの損失分が光アンプＡＭＰによって補償され次段へ続く。
【００４７】
最終段では分配された出力はそのまま光受信機（ＲＸ）に入力される。入力のレベルを一定に保ち出力するため、ひとつの入力を何倍にも分岐して出力することができる。
【００４８】
異常状態の場合
本光分配装置は、光スイッチＳに入力されるＴＸ若しくは光アンプＡＭＰの片側が異常の場合にそれを補償するものである。
【００４９】
異常状態の場合、通常状態から光スイッチＳを以下のように切り替える。
【００５０】
光スイッチＳは、片側の入力に対し双方の出力に入力の半分を均等に出力するよう切り替える。この場合の光スイッチＳの制御は、前段のＴＸまたは光アンプＡＭＰの片側が異常であることを通知することによって行う。
【００５１】
光スイッチＳの後に続く光アンプＡＭＰは入力が半分になるので、光出力が一定になるようＡＧＣ（Automatic Gain Control：自動利得制御）機能を装備し、光出力が通常状態と同じ出力になるよう制御する。
【００５２】
最終段においては、光アンプＡＭＰの替わりにＲＸが接続されており、（１）ＲＸ内でオートゲインコントロールする。また、（２）ＲＸにおいては、半分の入力でも検知できるように設計する、（３）前段の出力を２倍にする、方法がある。
【００５３】
上記（１）については、上述した場合と同様に光アンプＡＭＰを内蔵したり、電気に変換した時点でコントロールする。また、上記（２）については、電気に変換した時点でコントロールするか、検知できない場合はあらかじめ光カプラＣの分岐数を半分にする。
【００５４】
上記（３）の場合は、光スイッチＳに光スイッチＳの後段に光アンプＡＭＰがある場合を通知し、光スイッチＳは、前段の光アンプＡＭＰにその旨を通知し、光アンプＡＭＰは、後段に光アンプがない場合に、オートゲインコントロールの一定出力値を２倍に切り替える。
【００５５】
以上説明したように、第１の実施形態に係る光分配装置及び光分配冗長方法は、２×２光スイッチ（Ｓ）、光入力をＮ個に分配する１×Ｎ光カプラ（Ｃ）、光損失の変動によらず光出力を一定にするＡＧＣ機能を有し光信号を増幅する光アンプＡＭＰ、及び入力の異常の信号を検出する異常信号検出手段とを備え、２本の光出力の一方を光スイッチＳの入力に接続し、他方の光出力を光スイッチＳの他方の入力に接続し、通常状態では、光スイッチＳの一方の入力から入力された光を光スイッチＳの一方の出力にのみ出力するとともに、光スイッチＳの他方の入力から入力された光は光スイッチＳの他方の出力のみに出力し、異常信号検出手段により入力の一方が異常であることが検出された場合、異常の信号により光スイッチの他方の光入力を等分して光スイッチＳの出力に出力するようにしているので、光出力２個に対し１個の２×２光スイッチＳを設けることによって、冗長構成が構築でき、冗長構成に要するハードウェアが少なくてすむ。
【００５６】
また、光スイッチの前後の関係のみで制御する態様であるため、情報を１カ所に集めて全体で制御する等の膨大なソフトウェア等を必要としない。
【００５７】
特に、光ファイバ増幅器は、入力光の変化に対する出力光を一定にする機能が優れているので、初段から中段にかけての補償の効果が大きい。
【００５８】
この場合、エルビウム光ファイバアンプを使用すれば、電力増加が少なく冗長構成ができる。
【００５９】
ここで、上述した光分配構成段を、最前段と最終段にのみ用いて冗長構成するようにしてもよく、このように構成すれば全体の冗長機能を満足させることができ、より少ないハードウェア、ソフトウェアにより冗長構成を構築することができる。
【００６０】
また、上述した光分配構成段を、最前段と、最終段の１つ前（最終段−１）に用いるようにしてもよく、入力光をＡＧＣにより補償する効果を得ることができる。
【００６１】
したがって、このような優れた特長を有する光分配装置及び光分配冗長方法を、光映像分配装置に適用すれば、この装置においてシステムや構成を軽減することができ、特に、光ＣＡＴＶ装置等に代表される光映像分配装置に適用して好適である。
【００６２】
また、本装置は、同一の信号を送出する光装置、特に２重化リングネットワークや２重化バス方式にも適用可能である
図２は本発明の第２の実施形態に係る光スイッチの構成を示す図であり、２以上の同一の光信号を伝送する系における光分配装置に適用した例である。光分配装置、光リングネットワーク、光バス等の冗長システムに適用可能である。なお、前記図１中、２×２光スイッチをＳ、１×Ｎ光カプラをＣで記載しており、図２〜図７中においても光スイッチをＳ、光カプラをＣで記載するが、前記図１の２×２光スイッチ（Ｓ）、１×Ｎ光カプラ（Ｃ）とは構成が異なるものである。
【００６３】
図２において、符号４０は光スイッチの基本的な構成部であり、全体として２×２光スイッチ４０を構成する。この２×２光スイッチ４０等が多段構成されて光分配装置を構成する。
【００６４】
２×２光スイッチ４０は、１×２光スイッチ４１，４２（Ｓ１，Ｓ２）、２×１光スイッチ４３，４４（Ｓ３，Ｓ４）、２×２光カプラ４５（Ｃ）から構成され、２×２光スイッチ４０の入力には、２以上の同一の光信号を伝送する系において、２本の光出力の一方の光出力と、他方の光出力とが接続される。
【００６５】
上記１×２光スイッチ４１，４２（Ｓ１，Ｓ２）は、１つの光入出力と２つの光入出力が相対し、この１本の光入出力が２本のうちの１本と切り替えにより接続される光スイッチである。
【００６６】
上記２×２光カプラ４５（Ｃ）は、２つの光入出力と２つの光入出力が相対し、２つの光入出力の一方に入力された光は、相対する２つの光入出力に均等に分割されて出力され、２つの光入出力の他方より入力された光は相対する２つの光入出力に均等に分割して出力される。
【００６７】
すなわち、図２に示す光回路において、一方の１×２光スイッチＳ１の入力端は一方の入力に接続され、他方の１×２光スイッチＳ２の入力端は他方の入力に接続され、一方の１×２光スイッチＳ１の一方の出力端は、一方の２×１光スイッチＳ３の一方の入力端に接続され、他方の１×２光スイッチＳ２の一方の出力端は、他方の２×１光スイッチＳ４の一方の入力端に接続され一方の１×２光スイッチＳ１の他方の出力端は、光カプラＣの一方の入力端に接続され、他方の１×２光スイッチＳ２の他方の出力端は、光カプラＣの他方の入力端に接続され、光カプラＣの一方の出力端は、一方の２×１光スイッチＳ３の他方の入力端に接続され、光カプラＣの他方の出力端は、他方の２×１光スイッチＳ３の他方の入力端に接続され、一方の２×１光スイッチＳ４の出力端は、一方の出力に接続され、他方の２×１光スイッチＳ４の出力端は、一方の出力に接続される。
【００６８】
以下、上述のように構成された光スイッチの動作を説明する。
【００６９】
図３〜図７は上記２×２光スイッチ４０の動作を説明するための図であり、図３は入力が正常の場合を、図４及び図５は片方の入力が異常の場合を、図６及び図７は両方の入力が異常の場合をそれぞれ示す。
【００７０】
両方の光入力が正常な場合（図３）
入力光は各々１×２光スイッチＳ１，Ｓ２から直接２×１光スイッチＳ３，Ｓ４に接続され各々の出力端に接続される。
【００７１】
片方の光入力が異常な場合（図４、図５）
正常な光が入力される１×２光スイッチは、光カプラＣに接続され、光カプラＣで光は２分配され２×１光スイッチに接続され、２×１光スイッチは各々光カプラＣに接続され、分配された光入力は各々出力される。異常な光が入力される１×２光スイッチは、２×１光スイッチ側に援続されるが、２×１光スイッチは光カプラ側に接続されているので異常光入力は出力されない。
【００７２】
両方の光スイッチが異常な場合（図６、図７）
１×２光スイッチは、各々入力光を２×１光スイッチに接続し、２×１光スイッチは光カプラＣの入力を出力するよう接続される。または、１×２光スイッチは各々入力光を２×１光カプラに接続し、２×１光スイッチは１×２光スイッチの入力を出力するよう接続される。したがって、異常光入力は光出力されない。
以上説明したように、第２の実施形態に係る光スイッチは、１×２光スイッチ４１，４２（Ｓ１，Ｓ２）、２×１光スイッチ４３，４４（Ｓ３，Ｓ４）、２×２光カプラ４５（Ｃ）を備え、一方の１×２光スイッチＳ１の入力端は一方の入力に接続され、他方の１×２光スイッチＳ２の入力端は他方の入力に接続され、一方の１×２光スイッチＳ１の一方の出力端は、一方の２×１光スイッチＳ３の一方の入力端に接続され、他方の１×２光スイッチＳ２の一方の出力端は、他方の２×１光スイッチＳ４の一方の入力端に接続され一方の１×２光スイッチＳ１の他方の出力端は、光カプラＣの一方の入力端に接続され、他方の１×２光スイッチＳ２の他方の出力端は、光カプラＣの他方の入力端に接続され、光カプラＣの一方の出力端は、一方の２×１光スイッチＳ３の他方の入力端に接続され、光カプラＣの他方の出力端は、他方の２×１光スイッチＳ３の他方の入力端に接続され、一方の２×１光スイッチＳ４の出力端は、一方の出力に接続され、他方の２×１光スイッチＳ４の出力端は、一方の出力に接続されているので、光スイッチとして最適化された光スイッチ（例えば、機械式光スイッチ）、光カプラ（例えば、２本の光ファイバにより作成される光カプラ）を使用することが可能になり、光クロストーク、光反射の特性が良く、伝送路上で発生する雑音を少なくすることができる。
【００７３】
また、異常時の信号を出力しないので、光異常により光がなくなった場合、光が減少した場合、あるいは光が増えた場合等でも、片側の異常の場合には、他方の正常出力のみ出力でき、また両側異常の場合は異常出力をしないですむ効果を得ることができる。
【００７４】
したがって、２つのシステムのうち一方が障害の場合に他方のシステムで補う冗長システムに使用することができ、特に、光分配装置、光リングネットワーク、光バス等の冗長システムに利用できる。
【００７５】
ここで、片側の入力のみを切り離したい場合は、前記図３に示す切り離したい側の１×２光スイッチの光出力を光カプラ側にするか、若しくは、２×１光スイッチの入力を光カプラ側にすることで実現できる。
【００７６】
なお、上記各実施形態に係る光分配装置、光分配冗長方法及び光スイッチを、上述したような光映像分配装置等に適用することもできるが、勿論これには限定されず、光を送受信する通信システムであれば全ての装置に適用可能であることは言うまでもない。
【００７７】
また、上記光分配装置を構成する光スイッチ、光カプラ等の入力出力数、種類、個数、接続方法などは前述した上述の実施形態に限られないことは言うまでもない。
【００７８】
【発明の効果】
本発明に係る光分配装置では、２以上の同一の光信号を伝送する系における光分配装置であって、２入力２出力光スイッチと、入力の異常の信号を検出する異常信号検出手段とを備え、２本の光出力の一方を光スイッチの入力に接続し、他方の光出力を光スイッチの他方の入力に接続し、通常状態では、光スイッチの一方の入力から入力された光を該光スイッチの一方の出力にのみ出力するとともに、該光スイッチの他方の入力から入力された光は該光スイッチの他方の出力のみに出力し、異常信号検出手段により入力の一方が異常であることが検出された場合、該異常信号により光スイッチの他方の光入力を等分して該光スイッチの出力に出力するように構成しているので、冗長構成のために通常状態では必要としない同じシステムや機能を余分に持つことを防止することができ、少ないハードウェア、ソフトウェアにより冗長構成を構築することができる。
【００７９】
また、本発明に係る光分配装置では、２入力２出力光スイッチと、入力の異常の信号を検出する異常信号検出手段とを備え、２本の光出力の一方を光スイッチの入力に接続し、他方の光出力を光スイッチの他方の入力に接続し、通常状態では、光スイッチの一方の入力から入力された光を該光スイッチの一方の出力にのみ出力するとともに、該光スイッチの他方の入力から入力された光は該光スイッチの他方の出力のみに出力し、異常信号検出手段により入力の一方が異常であることが検出された場合、該異常信号により光スイッチの他方の光入力を等分して該光スイッチの出力に出力する光分配構成段を、少なくとも最前段と最終段に用いて構成しているので、この冗長構成を使用することにより全体の冗長機能を満足させることができ、より少ないハードウェア、ソフトウェアにより冗長構成を構築することができる。
【００８０】
また、本発明に係る光分配装置では、２入力２出力光スイッチと、入力の異常の信号を検出する異常信号検出手段とを備え、２本の光出力の一方を光スイッチの入力に接続し、他方の光出力を光スイッチの他方の入力に接続し、通常状態では、光スイッチの一方の入力から入力された光を該光スイッチの一方の出力にのみ出力するとともに、該光スイッチの他方の入力から入力された光は該光スイッチの他方の出力のみに出力し、異常信号検出手段により入力の一方が異常であることが検出された場合、該異常信号により光スイッチの他方の光入力を等分して該光スイッチの出力に出力する光分配構成段を、最前段と、最終段の前段に用いて構成しているので、入力光をＡＧＣにより補償する効果を得ることができる。
【００８１】
また、本発明に係る光分配冗長方法は、２以上の同一の光信号を伝送する系における光分配冗長方法であって、２本の光出力の一方を２入力２出力光スイッチの入力に接続し、他方の光出力を光スイッチの他方の出力に接続し、通常状態では、光スイッチの一方の入力から入力された光を光スイッチの一方の出力にのみ出力し光スイッチの他方の入力から入力された光は光スイッチの他方の出力のみに出力し、入力の異常の信号を検出する手段により入力の一方が異常の場合、光スイッチの他方の光入力を等分して光スイッチの出力に出力するようにしているので、冗長構成のために通常状態では必要としない同じシステムや機能を余分に持つことを防止しつつ、冗長構成が構築でき、冗長構成に要するハードウェア、ソフトウェアが少なくてすむとともに、光スイッチの前後の関係のみで制御する態様であるため、情報を１カ所に集めて全体で制御する等の膨大なソフトウェア等を必要とせず、制御を飛躍的に簡略化することができる。
【００８２】
また、本発明に係る光スイッチは、２以上の同一の光信号を伝送する系における光スイッチであって、１×２光スイッチ、２×１光スイッチ、及び光カプラを備え、一方の１×２光スイッチの入力端は一方の入力に接続され、他方の１×２光スイッチの入力端は他方の入力に接続され、一方の１×２光スイッチの一方の出力端は、一方の２×１光スイッチの一方の入力端に接続され、他方の１×２光スイッチの一方の出力端は、他方の２×１光スイッチの一方の入力端に接続され、一方の１×２光スイッチの他方の出力端は、光カプラの一方の入力端に接続され、他方の１×２光スイッチの他方の出力端は、光カプラの他方の入力端に接続され、光カプラの一方の出力端は、一方の２×１光スイッチの他方の入力端に接続され、光カプラの他方の出力端は、他方の２×１光スイッチの他方の入力端に接続され、一方の２×１光スイッチの出力端は、一方の出力に接続され、他方の２×１光スイッチの出力端は、一方の出力に接続されるように構成しているので、光スイッチとして最適化された光スイッチ、光カプラを使用することが可能になり、光クロストーク、光反射の特性が良く、伝送路上で発生する雑音を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した第１の実施形態に係る光分配装置の構成を示す図である。
【図２】本発明を適用した第２の実施形態に係る光スイッチの構成を示す図である。
【図３】上記光スイッチの入力が正常の場合の動作を説明するための図である。
【図４】上記光スイッチの片方の入力が異常の場合の動作を説明するための図である。
【図５】上記光スイッチの片方の入力が異常の場合の動作を説明するための図である。
【図６】上記光スイッチの両方の入力が異常の場合の動作を説明するための図である。
【図７】上記光スイッチの両方の入力が異常の場合の動作を説明するための図である。
【図８】周波数分割多重光加入者伝送システムの全体構成を示す構成図である。
【図９】周波数分割多重光加入者伝送システムのＡＭＰ／ＢＲＣの詳細な構成を示す図である。
【図１０】光スイッチのスイッチング特性を示す特性図である。
【符号の説明】
３０ 光送信機（ＴＸ０）、３１ 光送信機（ＴＸ１）、ＥＯ 電気光変換器、ＡＭＰ 光アンプ、Ｓ ２×２光スイッチ、Ｃ １×Ｎ光カプラ、ＲＸ 光受信機、４０ ２×２光スイッチ、４１，４２ １×２光スイッチ（Ｓ１，Ｓ２）、４３，４４ ２×１光スイッチ（Ｓ３，Ｓ４）、４５ ２×２光カプラ（Ｃ）
Claims (1)
- ２以上の同一の光信号を伝送する系における光スイッチであって、
第１及び第２の１×２光スイッチ、第１及び第２の２×１光スイッチ、及び２×２光カプラを備え、
前記第１の１×２光スイッチの入力端は一方の入力光信号が入力され、前記第２の１×２光スイッチの入力端は他方の入力光信号が入力され、該第１の１×２光スイッチの一方の出力端は前記第１の２×１光スイッチの一方の入力端に接続され、該第２の１×２光スイッチの一方の出力端は該第２の２×１光スイッチの一方の入力端に接続され、該第１の１×２光スイッチの他方の出力端は前記２×２光カプラの一方の入力端に接続され、該第２の１×２光スイッチの他方の出力端は該２×２光カプラの他方の入力端に接続され、該２×２光カプラの一方の出力端は該第１の２×１光スイッチの他方の入力端に接続され、該２×２光カプラの他方の出力端は該第２の２×１光スイッチの他方の入力端に接続され、該第１の２×１光スイッチの出力端は一方の出力として伝送すべき光信号を出力し、該第２の２×１光スイッチの出力端は他方の出力として伝送すべき光信号を出力するものであり、
両方の光信号入力が正常な場合、前記第１及び第２の前記１×２光スイッチ各々から直接前記第１及び第２の２×１光スイッチに光信号が伝送されるように接続し、
片方の光信号入力が異常な場合、前記第１及び第２の１×２光スイッチのうち正常な光信号が入力される１×２光スイッチを、前記２×２光カプラを介して入力光を２分配してそれぞれ前記第１及び第２の２×１光スイッチにそれぞれ光信号が伝送されるように接続し、
両方の光信号入力が異常な場合、前記第１及び第２の１×２光スイッチの各々を前記第１及び第２の２×１光スイッチにそれぞれ接続して前記第１及び第２の２×１光スイッチの各々が前記２×２光カプラからの光信号を出力するように接続する、または、前記第１及び第２の１×２光スイッチを前記２×２光カプラに接続して前記第１及び第２の２×１光スイッチの各々が前記１×２光スイッチからの光信号を出力するように接続する、
ことを特徴とする光スイッチ。
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-
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