JP4864752B2 - 光伝送線路監視装置、光伝送線路監視方法、及び監視プログラム - Google Patents

Description

本発明は、ＰＯＮにより構成される光伝送線路の異常検出を行う光伝送線路監視装置、光伝送線路監視方法、及び監視プログラムに関する。

通信局に備えられた通信装置に接続される１つの光ファイバケーブル（以下、光ファイバと記載）をスプリッタで分岐し、分岐した光ファイバにより複数のユーザ宅に備えられる終端装置を収容するＰＯＮ（Passive Optical Network）方式の伝送線路（以下、ＰＯＮ伝送線路と記載）が知られている。

従来、ＰＯＮ伝送線路では、線路障害などの異常が発生した場合には、例えば、ＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometers）等を用いて伝送線路の光ファイバの長手方向、すなわち終端装置の方向に向かって光パルスを入射し、当該入射により発生するレイリー散乱やデバイスからの反射に基づく戻り光を測定し、当該測定した情報と正常時に測定した情報とを対比することにより障害による異常の有無を検出していた。

例えば、特許文献１及び特許文献２では、光ファイバの終端点に反射特性の異なるフィルタをＦＢＧ（Fiber Bragg Grating）により設けて、多波長監視光源により伝送線路の障害発生箇所を特定する技術が提案されている。また、特許文献３では、入力されるポートと波長に応じた出力先のポートへ出力する波長ルータを用いて、特許文献１及び特許文献２と同じように反射特性の異なるフィルタを光ファイバの終端点に設けて、伝送線路の障害発生箇所を特定する技術が提案されている。
特開２０００−３５４００８号公報 特開平８−２０１２２３号公報 特許第３５８８６５７号公報

ところで、光ファイバでは、距離が光ファイバの終端位置に接近するにつれて、光ファイバの経年変化、あるいは温度変化により、光ファイバが伸縮するためＯＴＤＲで測定した戻り光により形成される波形のピークが現れる位置が変化してしまう場合がある。

しかしながら、上述した特許文献１、２、３のいずれの技術においても、上記のような光ファイバの伸縮の発生については考慮しておらず、予め測定している正常時の波形のピークが現れる位置のみに基づいて、ＯＴＤＲで伸縮した光ファイバに対して測定を行うと、当該位置では波形のピークが現れないため、誤って異常として検出してしまうという問題がある。

本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、光ファイバに伸縮が生じている場合であっても光伝送線路の異常を正確に検出することを可能とする光伝送線路監視装置、光伝送線路監視方法、及び監視プログラムを提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明は、光伝送線路を構成する光ファイバの長手方向に光パルスを入射することにより測定される戻り光を解析して得られる前記光伝送線路の距離ごとの光強度値を含む測定情報のいずれかを正常時測定情報とし、当該正常時測定情報と、監視対象となる前記光ファイバの伸縮が不明な状態での測定情報とに基づいて前記光伝送線路の異常検出を行う光伝送線路監視装置であって、前記正常時測定情報に含まれる前記距離と前記光強度値とから形成される波形の中で少なくとも１つの波形のピークを含む第１の波形部分を検出する第１の検出手段と、前記第１の波形部分のピークを含む予め定められる補正範囲内において、前記監視対象の測定情報の波形の中で、前記第１の波形部分に相当する第２の波形部分を検出する第２の検出手段と、前記第１の波形部分と、前記第２の検出手段が検出する前記第２の波形部分とに基づいて、前記監視対象の測定情報の波形において異常検出を行う異常検出手段とを備え、前記第１の検出手段は、前記第１の波形部分を特定する情報として、前記第１の波形部分のピークの距離の値を検出し、前記第２の検出手段は、前記監視対象の測定情報において前記補正範囲内の前記第２の波形部分のピークの距離の値を検出し、前記異常検出手段は、前記第２の波形部分の前記第１の波形部分に対する前記距離の値のずれを補正するためのシフト量を、前記第１の波形部分のピークの距離の値と前記第２の波形部分のピークの距離の値とに基づいて算出するシフト量算出手段と、前記第２の波形部分の距離の値を前記シフト量算出手段が算出するシフト量で補正する補正手段と、前記補正手段により補正された前記第２の波形部分と、前記第１の波形部分とを比較することにより、異常か否かを判定する第１の判定手段と、前記第１の判定手段が、異常であると判定した場合、異常あるものとして出力する第１の出力手段とを備えたことを特徴とする光伝送線路監視装置である。

本発明は、上記に記載の発明において、前記第１の検出手段は、前記第１の波形部分を特定する情報として、前記第１の波形部分のピークの距離の値を検出し、前記第２の検出手段は、前記監視対象の測定情報において前記補正範囲内の前記第２の波形部分のピークの距離の値を検出し、前記異常検出手段は、前記第２の波形部分の前記第１の波形部分に対する前記距離の値のずれを補正するためのシフト量を、前記第１の波形部分のピークの距離の値と前記第２の波形部分のピークの距離の値とに基づいて算出するシフト量算出手段と、前記第２の波形部分の距離の値を前記シフト量算出手段が算出するシフト量で補正する補正手段と、前記補正手段により補正された前記第２の波形部分と、前記第１の波形部分とを比較することにより、異常か否かを判定する第１の判定手段と、前記第１の判定手段が、異常であると判定した場合、異常あるものとして出力する第１の出力手段とを備えたことを特徴とする。

本発明は、上記に記載の発明において、前記監視対象の測定情報の波形の中で、前記第１の波形部分に相当する第２の波形部分の距離値の、前記光ファイバの伸縮による前記第１の波形部分の距離の値からのシフト量予測値を前記補正範囲として算出する補正範囲算出手段を備えたことを特徴とする。

本発明は、上記に記載の発明において、前記監視対象の測定情報の波形の中で、前記第１の波形部分に相当する第２の波形部分の距離の値の、前記光ファイバの伸縮による前記第１の波形部分の距離の値からのシフト量予測値として予めユーザによって設定された前記補正範囲を記憶する記憶手段を備えたことを特徴とする。

本発明は、上記に記載の発明において、前記第２の検出手段は、前記監視対象の測定情報の波形の中において、前記第１の検出手段が検出する前記第１の波形部分に相当する第２の波形部分が前記補正範囲内で複数検出された場合、前記第１の波形部分のピークにもっとも近いピークを有する波形部分を第２の波形部分として検出することを特徴とする。

本発明は、上記に記載の発明において、前記測定情報記憶手段は、前記第１の検出手段が検出する複数の前記第１の波形部分を基準波形として、優先する順位を示す基準優先番号と対応させて記憶し、前記シフト量算出手段は、前記第２の波形部分の前記基準波形に対する前記距離の値のずれを補正するためのシフト量を、前記基準波形のピークの距離の値と前記第３の波形部分のピークの距離の値とに基づいて基準のシフト量として算出する際に、基準優先番号がＮ（Ｎは１から始まる整数）の前記基準波形に相当する第３の波形部分が前記補正範囲内に存在しない場合、基準優先番号がＮ＋１の前記基準波形に相当する第３の波形部分に基づいて前記距離の値のずれを補正するためのシフト量を算出することを特徴とする。

また、本発明は、光伝送線路を構成する光ファイバの長手方向に光パルスを入射することにより測定される戻り光を解析して得られる前記光伝送線路の距離ごとの光強度値を含む測定情報のいずれかを正常時測定情報とし、当該正常時測定情報と、監視対象となる前記光ファイバの伸縮が不明な状態での測定情報とに基づいて前記光伝送線路の異常検出を行う光伝送線路監視方法であって、前記正常時測定情報に含まれる前記距離と前記光強度値とから形成される波形の中で少なくとも１つの波形のピークを含む第１の波形部分を検出する第１のステップと、前記第１の波形部分のピークを含む予め定められる補正範囲内において、前記監視対象の測定情報の波形の中で、前記第１の波形部分に相当する第２の波形部分を検出する第２のステップと、前記第１のステップにおいて検出される前記第１の波形部分と、前記第２のステップにおいて検出される前記第２の波形部分とに基づいて、前記監視対象の測定情報の波形において異常検出を行う異常検出ステップとを含み、前記第１のステップは、前記第１の波形部分を特定する情報として、前記第１の波形部分のピークの距離の値を検出し、前記第２のステップは、前記監視対象の測定情報において前記補正範囲内の前記第２の波形部分のピークの距離の値を検出し、前記異常検出ステップは、前記第２の波形部分の前記第１の波形部分に対する前記距離の値のずれを補正するためのシフト量を、前記第１の波形部分のピークの距離の値と前記第２の波形部分のピークの距離の値とに基づいて算出するシフト量算出ステップと、前記第２の波形部分の距離の値を前記シフト量算出ステップにより算出されるシフト量で補正する補正ステップと、前記補正ステップにより補正された前記第２の波形部分と、前記第１の波形部分とを比較することにより、異常か否かを判定する第１の判定ステップと、前記第１の判定ステップが、異常であると判定した場合、異常あるものとして出力する第１の出力ステップとを含むことを特徴とする光伝送線路監視方法である。

また、本発明は、光伝送線路を構成する光ファイバの長手方向に光パルスを入射することにより測定される戻り光を解析して得られる前記光伝送線路の距離ごとの光強度値を含む測定情報のいずれかを正常時測定情報とし、当該正常時測定情報と、監視対象となる前記光ファイバの伸縮が不明な状態での測定情報とに基づいて前記光伝送線路の異常検出を行う光伝送線路監視装置のコンピュータに、前記正常時測定情報に含まれる前記距離と前記光強度値とから形成される波形の中で少なくとも１つの波形のピークを含む前記第１の波形部分の検出を、第１の波形部分を特定する情報として、前記第１の波形部分のピークの距離の値を検出して行う第１のステップと、前記第１の波形部分のピークを含む予め定められる補正範囲内において、前記監視対象の測定情報の波形の中で、前記第１の波形部分に相当する第２の波形部分の検出を、前記監視対象の測定情報において前記補正範囲内の前記第２の波形部分のピークの距離の値を検出して行う第２のステップと、前記第１のステップで検出される前記第１の波形部分と、前記第２のステップで検出される前記第２の波形部分とに基づいて、前記監視対象の測定情報の波形において、前記第２の波形部分の前記第１の波形部分に対する前記距離の値のずれを補正するためのシフト量を、前記第１の波形部分のピークの距離の値と前記第２の波形部分のピークの距離の値とに基づいて算出し、前記第２の波形部分の距離の値を前記シフト量で補正し、当該補正された前記第２の波形部分と、前記第１の波形部分とを比較することにより、異常か否かを判定し、異常であると判定した場合、異常あるものとして出力するステップとを実行させるための監視プログラムである。

以上説明したように、この発明によれば、光伝送線路監視装置は、正常時測定情報に含まれる距離と光強度値とから形成される波形の中で連続する波形の全ての光強度値が所定の波形部分特定用閾値以上となる波形部分であって少なくとも１つの波形のピークを含む第１の波形部分を検出する。第１の波形部分に相当する第２の波形部分と当該第１の波形部分とを含む範囲を示す補正範囲内において、監視対象の測定情報の波形の中で、第１の波形部分に相当する第２の波形部分を検出し、第１の波形部分と、第２の波形部分とに基づいて光ファイバの伸縮に依存せずに異常検出を行う構成とした。これにより、反射レベル低下による波形位置のずれや、断線などにより波形部分が消失した場合、別の波形部分を延々と検索してしまい、第１の波形部分に対応関係のない波形を第１の波形部分に相当する第２の波形として誤検出することを防ぐことが可能となる。
また、光伝送線路の特性を考慮して第１の波形部分からの第２の波形部分のずれ量を、第１の波形部分のいずれか１つからのずれの量を基準のシフト量として扱うことにより、全ての波形部分についてのシフト量を計算する場合よりも計算量のコストを大幅に削減することが可能となる。また、複数の第１の波形部分を基準波形とすることにより、仮に工事や断線などの原因で１つの第１の波形部分に相当する第３の波形部分を検出できなかった場合であっても、自動的に別の基準波形から基準のシフト量を算出する事が可能となり、１箇所の波形部分において異常があった場合、他の正常な波形を異常と検出することを防ぐことが可能となる。
上記に説明したように、光ファイバの伸縮により、正常時測定情報から形成される波形と、監視対象測定情報から形成される波形の距離軸においてずれが発生していた場合であっても、波形が同じであることから、対応する波形に基づいて検出を行うことで、光ファイバの伸縮によるずれを考慮した正確な検出を行うことができるとともに、光ファイバの伸縮による誤検出を防ぐことが可能となる。

次に、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本実施形態による光伝送線路監視装置１の内部構成、及び当該光伝送線路監視装置１が監視対象とする光伝送線路、当該光伝送線路の光強度を測定する測定装置５０、及び光伝送線路に接続される装置などの接続関係を示す概略ブロック図である。

図１において、光伝送線路は、光ファイバ６０、スプリッタ１０１、光ファイバ７０−１〜７０−Ｍ、スプリッタ１１０、光ファイバ８０−１〜８０−Ｎから構成されるＰＯＮ方式の光伝送線路である。光ファイバ８０−１〜８０−Ｎの終端には、ユーザ宅にて利用される終端装置であるＯＮＵ（Optical Network Unit）１２０−１〜１２０−Ｎ等が接続される。また、光ファイバ８０−１〜８０−Ｎは、ＯＮＵ１２０−１〜１２０−Ｎの接続端の近傍で、後述する測定装置５０から入射される光パルスに対する反射光により形成される波形においてピークを生じさせるファイバーブラッググレーティング（ＦＢＧ）による光フィルタが設けられている。
また、測定装置５０から終端装置である各ＯＮＵ１２０−１〜１２０−Ｎまでの光ファイバ長は、予め光ファイバ敷設工事時に異なる光ファイバ長となるように設計されている。したがって、反射光によって形成される波形において生じるピークは、終端装置ごとに異なった位置に生じる。なお、測定装置５０が受光する戻り光には、測定装置５０に接続される全ての終端装置からの反射光が含まれる。

スプリッタ１０１、１１０は、光信号を分岐あるいは合波するデバイスであり、光カプラとも呼ばれ、例えば、スプリッタ１０１においては、光ファイバ６０からの光信号を複数の光ファイバ７０−１〜７０−Ｍへ分岐し、また、複数の光ファイバ７０−１〜７０−Ｍからの光信号を光ファイバ６０へ合波する。一般的なスプリッタにおいて分岐される数は４、８、１６、３２であり、多段にスプリッタが接続されることによりさらに多く分岐させることも可能である。

方向性結合器（光カプラ）１００は、光ファイバと接続する３つの接続端を有しており、接続端のそれぞれにおいて、スプリッタ１０１に接続される光ファイバ６０に接続され、光スイッチ４０に接続される光ファイバ２００−１に接続され、伝送装置９０に接続される光ファイバ３０に接続される。方向性結合器１００は、波長依存性を有した分波及び合波を行い、光ファイバ３０を通じて伝送装置９０から入射される通信光と、光ファイバ２００−１を通じて光スイッチ４０から入射される測定装置５０からの光パルスとを合波して光ファイバ６０に出力する。また、方向性結合器１００は、光ファイバ６０を通じてスプリッタ１０１から入射されると、通信光の反射波については光ファイバ２００−１には出力せずに伝送装置９０に接続される光ファイバ３０に出力し、光パルスの戻り光については光ファイバ３０には出力せず、光スイッチ４０に接続される光ファイバ２００−１に出力する。

光スイッチ４０は、１つの接続端で測定装置５０に接続し、それ以外の接続端にて光ファイバ２００−１〜２００Ｌ及びそれぞれの光ファイバに接続される方向性結合器を通じて複数の光伝送線路に接続し、入力される切替指示に基づいて、光ファイバ２００−１〜２００−Ｌが接続されるいずれか１つの接続端と、測定装置５０が接続する接続端を接続する。なお、図１では、光ファイバ２００−１が選択されている状態を示している。
測定装置５０は、例えば、ＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）であり、光スイッチ４０及び光ファイバ２００−１を通じて光伝送線路の光ファイバ６０に光パルス信号を入射し、光伝送線路から反射により戻ってくるＯＮＵ１２０−１〜１２０−Ｎにおける反射光である戻り光を受光する。また、測定装置５０は、受光した戻り光の光強度値を測定し、受光した時間に基づく距離を算出し、測定した光強度値と算出した距離とを測定情報として出力する。

光伝送線路監視装置１は、測定装置５０から光伝送線路の測定情報を受信し、受信した測定情報、あるいは、予め正常な測定情報を記憶しておき、測定終了後に、記憶してある測定情報に基づいて障害による異常の有無を検出する。光伝送線路監視装置１において、接続部１０は、測定装置５０と接続するインタフェースである。操作部１４は、キーボードやマウス等の入力デバイスに接続され、ユーザの操作を受けた入力デバイスが出力する信号を検出し、検出した信号に対応する情報を入力する。出力部１８は、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）や液晶画面に接続され、測定装置５０から受信した測定情報により形成される波形を表示したり、異常が検出された際には異常の発生を知らせる情報を画面に表示する。

波形解析部１１は、測定情報ＤＢ１２から読み出した測定情報から形成される波形のピークが存在する距離軸における値（以下、ピーク位置とも記載）の検出を行うなどの波形解析処理を行う。また、波形解析部１１は、波形解析処理によって検出したピーク位置等をピーク情報として測定点に対応させて測定情報ＤＢ１２に書き込む。
以下の説明では、測定情報ＤＢ１２に記憶される測定情報の中で光伝送線路が正常である場合に測定されたものとして予めユーザにより選択されている測定情報を正常時測定情報と記載し、監視対象となる時点で測定装置５０に測定された測定情報を監視対象測定情報と記載する。

また、波形解析部１１による波形のピークの解析は、測定情報から形成される波形の少なくとも１つのピークを含む特定の波形部分を抽出するための光強度軸における閾値に基づいて、正常時測定情報から形成される波形（以下、正常時測定波形とも記載する）から波形部分を抽出する。
この閾値は、過去の測定結果による統計に基づいて設定される値であり、ユーザによって予め設定されても良いし、例えば測定情報の最大光強度値に一定率を乗算した値など、測定情報に対応させて変動する値として設定してもよいし、出力部１８が画面に表示する波形を参照して、ユーザの操作によって波形解析部１１に設定してもよい。

ここで、ピーク位置の求め方は、例えばサンプリングされた測定情報から形成される波形において、サンプリング点ごとに、波形を微分して傾きを算出し、この傾きが正の値から負の値に変わる位置をピーク位置として求める。なお、上記の閾値を連続して越える範囲内において、最大の光強度値を測定した点の距離軸における位置をピーク位置としてもよいし、ピーク位置を求める事が可能な手法であればどのような求め方でもよい。
測定情報ＤＢ（Data Base）１２は、接続部１０を介して測定装置５０から受信した測定情報である正常時測定情報と、監視対象測定情報と、波形解析部１１から入力される正常時測定情報に対応する正常時ピーク情報とを記憶する。この正常時ピーク情報として、測定情報ＤＢ１２は、図２に示すように、基準優先番号と、測定装置５０から測定点までの距離と、測定点からの反射光による波形の初期ピーク位置と、補正領域幅とを測定点名に対応させたテーブルとして記憶する。なお、基準優先番号は、波形を検出しやすい測定点順に定められ、例えば過去の測定結果による統計に基づいてユーザによって定められてもよいし、測定点までの距離や、測定点ごとの最大の光強度、測定点ごとのピークの半値幅などに応じて波形解析部１１が定めてもよい。

なお、補正領域幅とは、温度変化や工事などを要因とする光ファイバの伸縮による、ピーク位置のずれの起こりうる範囲、すなわち補正範囲（以下、補正領域とも記載する）の幅であり、予めユーザによって定められる所定の幅である。また、この補正領域幅を、波形解析部１１が、例えば測定装置５０からＯＮＵ１２０−１〜１２０−Ｎまでの光ファイバの距離と光ファイバの温度変化による伸縮率とを乗算して算出しても良い。

シフト量算出部１６は、波形解析部１１から入力される監視対象測定情報のピーク情報と測定情報ＤＢ１２から読み出した正常時ピーク情報とに基づいて光ファイバの伸縮によるずれを補正するためのシフト量を算出する。なお、正常時測定波形に対応する波形は、測定点ごとの補正領域内に存在する監視対象測定情報から形成される波形（以下、監視対象測定波形とも記載する）とする。なお、補正領域は、図４において初期ピーク距離８０１の前後に補正領域端７０１−１と補正領域端７０１−２とを領域端とした範囲で示される。
補正部１７は、シフト量算出部１６が算出したシフト量に基づいて、監視対象測定情報の距離の値を補正し、補正監視対象測定情報とする。

判定部１５は、補正監視対象測定情報から形成される波形（以下、補正監視測定波形とも記載する）のピークと正常時測定波形のピークとを比較し、補正監視対象測定波形によるピークが正常か否かを判定する。

次に、図３及び図４を参照して、光ファイバの伸縮が生じた場合の、測定情報により形成される波形の違いについて説明する。図３及び図４は、ユーザが操作部１４を操作することで操作部１４により波形表示指示信号が入力された出力部１８が測定情報ＤＢ１２から正常時測定情報、及び監視対象測定情報を読み出し、読み出したそれぞれの測定情報から形成される波形を画面に表示した状態を示した図である。

図３に示される波形表示画面４００は、部分測定情報表示領域３０１と全測定情報表示領域３００の２つの波形を表示する領域を有しており、部分測定情報表示領域３０１には、正常時測定情報により形成される正常時測定波形４０１と、監視対象測定情報により形成される監視対象波形４０２が表示されている。監視対象測定情報により形成される波形は、横軸を距離、縦軸を光強度として各々の領域にて表示される。全測定情報表示領域３００には、正常時測定情報と監視対象測定情報との両方の測定情報から形成される波形が表示される。
部分測定情報表示領域３０１と全測定情報表示領域３００の関係は、全測定情報表示領域３００にて、ユーザがマウス等を操作することで、当該操作を受けた操作部１４が入力する情報に基づいて、領域枠３０２を設定すると、設定された領域枠３０２に含まれる正常時測定情報の波形と、監視対象測定情報の波形とが出力部１８により部分測定情報表示領域３０１に表示されるという関係がある。

図３は、光ファイバによる伸縮が生じていない場合の例であり、正常時の正常時測定情報から形成される正常時測定波形４０１と、監視対象測定情報から形成される監視対象波形４０２とがほぼ重なっており、正常時測定波形４０１のピーク位置における光強度値と、当該位置における監視対象波形４０２の光強度値との差が略ゼロであるため、光強度値の差がピーク異常検出閾値を超えず、監視対象測定情報の当該ピーク位置については異常として検出されないことになる。

図４は、光ファイバが伸張した場合の例を示した図である、正常時測定波形４０１に対して、監視対象波形４０２ａは、正常時測定波形４０１よりも長い距離にて波形のピークが生じている。
なお、例えば、正常時測定波形４０１については、距離が初期ピーク距離８０１で示される値にてピークとなり、当該ピークでは符号８５１で示される光強度値を有することになる。一方、監視対象波形４０２ａについては、ピークの発生の位置がずれて発生するため、初期ピーク距離８０１で示される距離軸における光強度値は、符号８５２ａにて示された値となる。そのため、これらの光強度値の差が、ピーク異常検出閾値を超える場合には、監視対象測定情報は、初期ピーク距離８０１の距離において異常として判定されることになる。しかし、この場合、光ファイバの伸張により距離軸における位置がずれているだけであり、現実には異常は発生していない為誤検出していることになる。

ここで、光ファイバの伸縮が生じたとしても、同じ測定装置５０を用いて同じ間隔の光パルスを入射した場合には、伸縮によりピークの発生する位置がずれた監視対象波形４０２ａと、正常時測定波形４０１とは、一定量距離がずれる以外、波形に違いがない特性があることが知られている。そこで、以下に、図５から図７を参照しつつ、この特性を考慮した光ファイバの伸縮による誤検出を防止するための処理について、事前準備過程と異常検出過程との、２つの過程によって説明する。
図５は、光伝送線路監視装置１における光ファイバの伸縮による誤検出を防止するための処理を示したフローチャートである。また、図６は、図４の波形表示画面４００ａの部分測定情報表示領域３０１に表示された波形の一部を拡大した図であり、図６は、本実施形態の光伝送線路監視装置１を用いて異常の検出が可能となる波形の一例を示した図である。

＜事前準備過程＞
まず、予め正常値となる測定情報を測定情報ＤＢ１２に記録する事前準備過程について説明する。
ユーザが操作部１４を操作することによって、初期測定を行う初期測定開始命令信号が接続部１０を介して測定装置５０に送信される。測定装置５０は初期測定開始命令信号を受信すると、光スイッチ４０及び光ファイバ２００−１を通じて光伝送線路の光ファイバ６０に光パルス信号を入射し、光伝送線路から反射により戻ってくるＯＮＵ１２０−１〜１２０−Ｎにおける反射光である戻り光を受光する。測定装置５０は、受光した戻り光の光強度値を測定し、受光した時間に基づく距離を算出し、測定した光強度値と算出した距離とを正常時測定情報として光伝送線路監視装置１へ送信する（ステップＳ１）。

接続部１０は正常時測定情報を受信すると、受信した正常時測定情報を波形解析部１１に出力する。波形解析部１１は受信した正常時測定波形のピークが発生する位置等の解析情報を検出し、出力部１８に解析情報を表示させる。波形解析部１１は、ユーザが操作部１４を操作し、選択する１または複数の基準とする解析情報による波形のピークと、そのピークの優先順位を示す基準優先番号とを対応させた正常時ピーク情報と、検出した解析情報と、正常時測定情報とを測定情報ＤＢ１２に書き込む（ステップＳ２）。
ここで、正常時ピーク情報とは、基準優先番号と、測定点名と、その測定点の距離と、波形解析部１１によって解析される初期ピーク位置距離と、補正領域の範囲を示す補正領域幅とからなる情報である。補正領域幅は、図４において、補正領域端７０１−１の距離軸における値と、補正領域端７０１−２の距離軸における値とを減算した値の絶対値が補正領域幅と等しい値になるように２つの補正領域端の距離を定める。

＜異常検出過程＞
次に、異常検出過程について説明する。ステップＳ１と同様の動作によって測定装置５０は、ユーザによって定められる所定の周期ごとに光パルス信号を入射し、ＯＮＵ１２０−１〜１２０−Ｎからの反射光を受光する。測定装置５０は、受光した戻り光から測定した光強度値と受光時間に基づき算出した距離とを監視対象測定情報として、光伝送線路監視装置１へ送信する。光伝送線路監視装置１において、接続部１０は、受信した監視対象測定情報を測定情報ＤＢ１２に書き込む（ステップＳ３）。上記のように、測定装置５０から随時送信された監視対象測定情報が、測定情報ＤＢ１２に書き込まれることによって、測定情報ＤＢ１２は随時更新されているものとする。

ユーザが操作部１４を操作することによって、異常検出を行う異常検出開始命令信号が波形解析部１１に出力される（ステップＳ４）。
波形解析部１１は、異常検出開始命令信号が入力されると、測定情報ＤＢ１２から正常時測定情報と、正常時ピーク情報と、異常検出開始指示信号に含まれる情報により特定される監視対象測定情報とを読み出す。波形解析部１１は、監視対象測定波形のピークが発生する位置等の解析情報を検出する。波形解析部１１は、正常時ピーク情報と監視対象解析情報と監視対象測定情報とをシフト量算出部１６に出力する。
シフト量算出部１６は、入力された正常時ピーク情報から、最も基準優先番号の若い測定点を抽出し、この測定点において設定される補正領域に対応させて、監視対象解析情報から監視対象ピークを抽出する（ステップＳ５）。
反射レベルの低下や断線等の原因により、正常時測定波形として用いようとした測定点における補正領域内から監視対象ピークが検出されなかった場合、シフト量算出部１６は基準優先番号に１を加算して、補正領域内から監視対象ピークが検出されるまでステップＳ５を繰り返す。

シフト量算出部１６は、初期ピーク位置からのずれを示すシフト量である図６に示すシフト量６０１を算出し、このシフト量６０１と監視対象測定情報とを補正部１７に出力する（ステップＳ６）。
測定される波形は、温度変化や工事によるケーブル伸縮があっても、一定量距離がずれる以外、波形に違いがないという特性がある。この特性を考慮して、監視対象ピークと、初期ピーク位置とのずれを示すステップＳ６において算出されるシフト量を、他の全ての測定点のずれを補正する基準の値として用い、監視対象波形４０２を補正する事が可能となる。このことにより、ケーブル伸縮にかかわらず正確な異常検出を行うことができるという効果がある。

ステップＳ６において、シフト量６０１を算出する方法を図６を参照して具体的に説明する。
シフト量算出部１６は、補正領域端７０１−１と補正領域端７０１−２とを初期ピーク距離８０１を含むように図６のように設定し、補正領域端７０１−１と補正領域端７０１−２との距離が補正領域幅となる位置に設定する。シフト量算出部１６は、補正領域端７０１−１から補正領域端７０１−２の範囲内で、図６に示すように、監視対象波形４０２ａのピーク位置として測定ピーク距離８０２ａを検出する。シフト量算出部１６は、検出した測定ピーク距離８０２ａから初期ピーク距離８０１を減算してシフト量６０１を算出する。
なお、補正領域端７０１−１と、初期ピーク距離８０１と、補正領域端７０１−２との距離軸における位置関係は、過去の測定結果による統計に基づいて設定される値であって、例えば初期ピーク距離８０１との距離が補正領域幅に一定率を乗算した値となる位置に補正領域端７０１−１の距離軸における位置を設定するなどとしてユーザによって予め設定された位置関係でもよいし、出力部１８が画面に表示する波形を参照して、ユーザの操作によってシフト量算出部１６に設定してもよい。

補正部１７は、入力された監視対象測定波形をシフト量６０１に対応させてシフトさせ、補正監視対象測定情報として波形解析部１１に出力する（ステップＳ７）。
波形解析部１１は、補正監視対象測定情報が入力されると、正常時ピーク情報と、正常時測定情報と、補正監視対象測定情報とを判定部１５に出力する。
判定部１５は、入力された正常時ピーク情報の測定点ごとに補正監視対象測定波形のピークに異常があるか否かを判定する（ステップＳ８）。判定部１５は、波形に異常がないと判定した場合、該当する測定点における測定情報は正常であるという判定結果を出力部１８に出力して処理を終了する（ステップＳ９）。判定部１５は、波形に異常があると判定した場合、該当する測定点における測定情報は異常であるというアラームと判定結果とを出力部１８に出力して処理を終了する（ステップＳ１０）。

ステップＳ８における判定方法は、例えば次のような動作によって行う。判定部１５は、正常時測定情報により形成される波形における各測定点からの反射光による初期ピーク位置の光強度値から、当該初期ピーク位置における補正監視対象測定情報の光強度値を減算して得られる差を算出する。
次に判定部１５は、算出した光強度値の差の値が予め定められるピーク異常検出用閾値を超えるか否かを判定する。判定部１５は、判定により正常時測定情報のピークにおける光強度値の差がピーク異常検出用閾値を超えることを検出した場合、異常であると判定する。
このピーク異常検出用閾値は、過去の測定結果による統計に基づいて設定される値であり、ユーザによって予め設定されても良いし、例えば過去の測定結果による統計に基づいてユーザによって定められる一定率を測定情報の最大光強度値に乗算した値など、測定情報に対応させて変動する値として設定してもよい。

次に、監視対象測定波形において、工事等の要因によって、補正範囲内に複数のピークが検出される場合について、ステップＳ７のシフト量を算出する動作について図７を参照して説明する。図７は、監視対象波形４０２ｂにおいて、補正範囲内に２つのピークが検出される場合の部分測定情報表示領域３０１の一部を拡大した図である。

シフト量算出部１６は、補正領域端７０１−１から補正領域端７０１−２までの補正範囲内で、図７に示すように、監視対象波形４０２ｂのピーク位置として測定ピーク距離８０２ｂ−１と測定ピーク距離８０２ｂ−２とを検出する。
シフト量算出部１６は、検出した測定ピーク距離８０２ｂ−１から初期ピーク距離８０１を減算してシフト量６０１−１を、測定ピーク距離８０２ｂ−２から初期ピーク距離８０１を減算してシフト量６０１−２をそれぞれ算出する。シフト量算出部１６は、算出したシフト量６０１−１とシフト量６０１−２とを比較し、値が０に近いものであるシフト量６０１−１を正しいシフト量として補正部１７に出力する。

なお、初期ピーク距離８０１に対して、より近い測定ピーク距離８０２ｂ−１を正常時のピークがシフトしたものとしてシフト量を出力しているが、この方法の他に、初期ピーク距離８０１での正常時測定波形４０１の光強度を基準光強度とし、監視対象波形４０２ｂの測定ピーク距離８０２ｂ−１および測定ピーク距離８０２ｂ−２における光強度を求め、基準光強度を減算して得られる差の値がより０に近いものを正常時のピークがシフトしたピークとしてシフト量を算出しても良い。

また、シフト量の算出方法としてはこの他に、２以上の測定点におけるシフト量の平均を用いる方法や、測定点における距離に対するシフト量の割合によって、測定点ごとにシフト量を算出する方法なども適用できる。
これら上記のシフト量を算出する動作によれば、工事後に監視対象測定波形において、ＯＮＵ１２０−１〜１２０−Ｎからの反射波によるピークが近接し、補正範囲内で複数のピークが存在する場合があるが、そのような場合でも監視装置の誤動作を防止することが可能となる効果がある。

本実施形態においては、ＯＮＵ１２０−１〜１２０−Ｎにおける反射光を例に戻り光としたが、光ファイバ６０、７０−１〜７０−Ｍ、８０−１〜８０−Ｎの接続点及び融着点における反射光や、スプリッタ１０１、１１０、及び上述したＦＢＧによる光フィルタの反射光や、光ファイバ６０、７０−１〜７０−Ｍ、８０−１〜８０−Ｎに固有のレイリー散乱による後方散乱光を用いてもよい。

また、本実施形態において、判定部１５は、正常時測定情報と監視対象測定情報との光強度値の差がピーク異常検出用閾値を超えるか否かを判定することにより、監視対象測定波形が異常か否かの判定を行っていたが、正常時測定波形から抽出されたピーク部分の波形幅の値と、監視対象測定波形から抽出された波形部分の波形幅の値とを算出し、算出した波形幅の値の差が予め定められる波形幅異常検出用閾値を超えるか否かを判定する方法によって異常か否か判定を行っても良いし、ピーク異常検出用閾値による判定と波形幅異常検出用閾値による判定とを組み合わせても良いし、既存の異常判定方法を用いてもよい。

この波形幅異常検出用閾値による判定は具体的には以下の手順によって行う。
判定部１５は、予め定められる波形部分特定用閾値に基づいて正常時測定波形４０１の波形部分と、監視対象波形４０２の波形部分とを抽出する。そして、判定部１５は、抽出したそれぞれの波形部分の波形幅を算出する。
この波形部分特定用閾値は、過去の測定結果による統計に基づいて設定される値であり、ユーザによって予め設定されても良いし、例えば測定情報の最大光強度値の５０％など、測定情報に対応させて変動する値として設定してもよいし、出力部１８が画面に表示する波形を参照して、ユーザの操作によって判定部１５に設定してもよい。

具体的には、図８に示すように、判定部１５は、波形部分特定用閾値の光強度値（符号５００）と正常時測定情報の正常時測定波形４０１との交点９５１−１と交点９５１−２とを検出し、交点９５１−２の距離軸における値から交点９５１−１距離軸における値を減算して得られる差を算出し、算出した差を波形の幅（波形幅６５１）とする。また、同様にして監視対象波形４０２ａについても、判定部１５は、波形部分特定用閾値の光強度値（符号５００）と監視対象波形４０２ａとの交点９５２ａ−１と交点９５２ａ−２とを検出し、交点９５２ａ−２の距離軸における値から交点９５２ａ−１距離軸における値を減算して得られる差を算出し、算出した差を波形の幅（波形幅６５２ａ）とする。

そして、判定部１５は、算出した波形幅６５２ａから波形幅６５２ａを減算して得られる差が、上述した波形幅異常検出用閾値を超えるか否かによって、ピークに異常があるか否かを判定する。判定部１５は、算出した波形幅の値の差が波形幅異常検出用閾値を超えることを検出した場合、異常と判定し、波形幅の値の差が波形幅異常検出用閾値を超えないことを検出した場合、異常はない、すなわち正常と判定する。

上記の実施形態の構成により、光ファイバによる伸縮が発生していた場合であっても、伸縮によるピークが発生するずれを補正することが可能となる。そのため、光ファイバの異常を光強度値に基づいて正しく検出することができ、誤検出を防ぐことが可能となる。
また、正常時の波形から得られる特定の波形部分のピーク距離と、監視対象時の波形から得られる特定の波形部分のピーク距離とを比較することで、光ファイバの伸縮によるずれを補正するためのシフト量を算出して補正することができ、正常時の波形のピークが発生する位置における光強度値を比較することで、正確に異常が発生しているか否かを検出することが可能となる。

なお、監視対象とする測定情報は、上述した実施形態では、測定情報ＤＢ１２に予め記憶されているものとしていたが、本発明はこれに限られず、接続部１０を通じて測定装置５０から受信した測定情報をそのまま監視対象測定情報としてもよい。
また、本発明は、光ファイバの伸縮が生じても波形形状は変化をしない特性を利用するものであればどのような構成でもよく、波形全体を比較するような構成としてもよい。

また、上記の実施形態では、光伝送線路としてＰＯＮ方式の光伝送線路を例として説明したが、本発明は、これに限られず、スター型接続の光伝送線路等にも適用することが可能である。

なお、本発明に記載の第１の検出手段、第２の検出手段は、波形解析部１１に対応し、本発明に記載のシフト量算出手段は、シフト量算出部１６に対応し、補正手段は、補正部１７に対応し、第１の判定手段及び第２の判定手段は、判定部１５に対応し、第１の出力手段及び第２の出力手段は、出力部１８に対応し、閾値算出手段は、閾値算出部１３に対応する。

上述の光伝送線路監視装置１は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した波形の幅を算出する処理、光ファイバの伸縮による補正の処理、異常検出の処理は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

本実施形態における光伝送線路監視装置及び、当該装置に接続される光伝送線路の接続関係を示すブロック図である。 同実施形態における測定情報ＤＢ１２に記憶される正常時ピーク情報の一例を示す図面である。 同実施形態における測定情報から形成される波形の例を示した図である。 同実施形態における光ファイバの伸縮がある場合の波形の例を示した図である。 同実施形態における光伝送線路監視装置の処理を示したフローチャートである。 同実施形態におけるシフト量の算出手段を説明するための図である。 同実施形態におけるピークが密接に存在していた場合シフト量の算出手段を説明するための図である。 同実施形態における波形幅の算出手段を説明するための図である。

符号の説明

１…光伝送線路監視装置、１０…接続部、１１…波形解析部、１２…測定情報ＤＢ、１４…操作部、１５…判定部、１６…シフト量算出部、１７…補正部、１８…出力部、３０…光ファイバ、４０…光スイッチ、５０…測定装置、６０…光ファイバ、７０−１〜７０−Ｍ…光ファイバ、８０−１〜８０−Ｎ…光ファイバ、９０…伝送装置、１００…方向性結合器、１０１…スプリッタ、１１０…スプリッタ、１２０−１〜１２０−Ｎ…ＯＮＵ、２００−１〜２００−Ｌ…光ファイバ、３００…全測定情報表示領域、３０１…部分測定情報表示領域、３０２…領域枠、４００…波形表示画面、４００ａ…波形表示画面、４０１…正常時測定波形、４０２…監視対象波形、４０２ａ…監視対象波形、４０２ｂ…監視対象波形、６０１…シフト量、６０１−１…シフト量、６０１−２…シフト量、７０１−１…補正領域端、７０１−２…補正領域端、８０１…初期ピーク距離、８０２ａ…測定ピーク距離、８０２ｂ−１…測定ピーク距離、８０２ｂ−２…測定ピーク距離

Claims (8)

1. 光伝送線路を構成する光ファイバの長手方向に光パルスを入射することにより測定される戻り光を解析して得られる前記光伝送線路の距離ごとの光強度値を含む測定情報のいずれかを正常時測定情報とし、当該正常時測定情報と、監視対象となる前記光ファイバの伸縮が不明な状態での測定情報とに基づいて前記光伝送線路の異常検出を行う光伝送線路監視装置であって、
   前記正常時測定情報に含まれる前記距離と前記光強度値とから形成される波形の中で少なくとも１つの波形のピークを含む第１の波形部分を検出する第１の検出手段と、
   前記第１の波形部分のピークを含む予め定められる補正範囲内において、前記監視対象の測定情報の波形の中で、前記第１の波形部分に相当する第２の波形部分を検出する第２の検出手段と、
   前記第１の波形部分と、前記第２の検出手段が検出する前記第２の波形部分とに基づいて、前記監視対象の測定情報の波形において異常検出を行う異常検出手段と
   を備え、
   前記第１の検出手段は、
   前記第１の波形部分を特定する情報として、前記第１の波形部分のピークの距離の値を検出し、
   前記第２の検出手段は、
   前記監視対象の測定情報において前記補正範囲内の前記第２の波形部分のピークの距離の値を検出し、
   前記異常検出手段は、
   前記第２の波形部分の前記第１の波形部分に対する前記距離の値のずれを補正するためのシフト量を、前記第１の波形部分のピークの距離の値と前記第２の波形部分のピークの距離の値とに基づいて算出するシフト量算出手段と、
   前記第２の波形部分の距離の値を前記シフト量算出手段が算出するシフト量で補正する補正手段と、
   前記補正手段により補正された前記第２の波形部分と、前記第１の波形部分とを比較することにより、異常か否かを判定する第１の判定手段と、
   前記第１の判定手段が、異常であると判定した場合、異常あるものとして出力する第１の出力手段と
   を備えたことを特徴とする光伝送線路監視装置。
2. 前記監視対象の測定情報の波形の中で、前記第１の波形部分に相当する第２の波形部分の距離の値の、前記光ファイバの伸縮による前記第１の波形部分の距離の値からのシフト量予測値を前記補正範囲として算出する補正範囲算出手段を
   さらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の光伝送線路監視装置。
3. 前記監視対象の測定情報の波形の中で、前記第１の波形部分に相当する第２の波形部分の距離の値の、前記光ファイバの伸縮による前記第１の波形部分の距離の値からのシフト量予測値として予めユーザによって設定された前記補正範囲を記憶する記憶手段を
   備えたことを特徴とする請求項１に記載の光伝送線路監視装置。
4. 前記第２の検出手段は、
   前記監視対象の測定情報の波形の中において、前記第１の波形部分に相当する波形部分が前記補正範囲内で複数検出された場合、前記第１の波形部分のピークにもっとも近いピークを有する波形部分を前記第２の波形部分として検出する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光伝送線路監視装置。
5. 前記第１の検出手段が検出する第１の波形部分の少なくとも１つを基準波形として記憶する測定情報記憶手段をさらに備え、
   前記第２の検出手段は、
   前記監視対象の測定情報の波形の中で、前記基準波形に相当する第２の波形部分を検出し、
   前記異常検出手段は、
   前記基準波形と、前記第２の波形部分とに基づき、前記監視対象の測定情報の波形全体を補正することによって、前記光ファイバの伸縮に依存せずに異常検出を行う
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光伝送線路監視装置。
6. 前記第１の検出手段が検出する複数の前記第１の波形部分を基準波形として、優先する順位を示す基準優先番号と対応させて記憶する測定情報記憶手段をさらに備え、
   前記シフト量算出手段は、
   前記第２の波形部分の前記基準波形に対する前記距離の値のずれを補正するためのシフト量を、前記基準波形のピークの距離の値と前記第２の波形部分のピークの距離の値とに基づいて基準のシフト量として算出する際に、前記基準優先番号がＮ（Ｎは１から始まる整数）の前記基準波形に相当する波形部分が前記補正範囲内に存在しない場合、
   前記基準優先番号がＮ＋１の前記基準波形に相当する波形部分を第２の波形部分とし、前記基準優先番号がＮ＋１の前記基準波形と前記第２の波形部分とに基づいて前記距離の値のずれを補正するためのシフト量を算出する
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光伝送線路監視装置。
7. 光伝送線路を構成する光ファイバの長手方向に光パルスを入射することにより測定される戻り光を解析して得られる前記光伝送線路の距離ごとの光強度値を含む測定情報のいずれかを正常時測定情報とし、当該正常時測定情報と、監視対象となる前記光ファイバの伸縮が不明な状態での測定情報とに基づいて前記光伝送線路の異常検出を行う光伝送線路監視方法であって、
   前記正常時測定情報に含まれる前記距離と前記光強度値とから形成される波形の中で少なくとも１つの波形のピークを含む第１の波形部分を検出する第１のステップと、
   前記第１の波形部分のピークを含む予め定められる補正範囲内において、前記監視対象の測定情報の波形の中で、前記第１の波形部分に相当する第２の波形部分を検出する第２のステップと、
   前記第１のステップにおいて検出される前記第１の波形部分と、前記第２のステップにおいて検出される前記第２の波形部分とに基づいて、前記監視対象の測定情報の波形において異常検出を行う異常検出ステップと
   を含み、
   前記第１のステップは、
   前記第１の波形部分を特定する情報として、前記第１の波形部分のピークの距離の値を検出し、
   前記第２のステップは、
   前記監視対象の測定情報において前記補正範囲内の前記第２の波形部分のピークの距離の値を検出し、
   前記異常検出ステップは、
   前記第２の波形部分の前記第１の波形部分に対する前記距離の値のずれを補正するためのシフト量を、前記第１の波形部分のピークの距離の値と前記第２の波形部分のピークの距離の値とに基づいて算出するシフト量算出ステップと、
   前記第２の波形部分の距離の値を前記シフト量算出ステップにより算出されるシフト量で補正する補正ステップと、
   前記補正ステップにより補正された前記第２の波形部分と、前記第１の波形部分とを比較することにより、異常か否かを判定する第１の判定ステップと、
   前記第１の判定ステップが、異常であると判定した場合、異常あるものとして出力する第１の出力ステップと
   を含むことを特徴とする光伝送線路監視方法。
8. 光伝送線路を構成する光ファイバの長手方向に光パルスを入射することにより測定される戻り光を解析して得られる前記光伝送線路の距離ごとの光強度値を含む測定情報のいずれかを正常時測定情報とし、当該正常時測定情報と、監視対象となる前記光ファイバの伸縮が不明な状態での測定情報とに基づいて前記光伝送線路の異常検出を行う光伝送線路監視装置のコンピュータに、
   前記正常時測定情報に含まれる前記距離と前記光強度値とから形成される波形の中で少なくとも１つの波形のピークを含む前記第１の波形部分の検出を、第１の波形部分を特定する情報として、前記第１の波形部分のピークの距離の値を検出して行う第１のステップと、
   前記第１の波形部分のピークを含む予め定められる補正範囲内において、前記監視対象の測定情報の波形の中で、前記第１の波形部分に相当する第２の波形部分の検出を、前記監視対象の測定情報において前記補正範囲内の前記第２の波形部分のピークの距離の値を検出して行う第２のステップと、
   前記第１のステップで検出される前記第１の波形部分と、前記第２のステップで検出される前記第２の波形部分とに基づいて、前記監視対象の測定情報の波形において、前記第２の波形部分の前記第１の波形部分に対する前記距離の値のずれを補正するためのシフト量を、前記第１の波形部分のピークの距離の値と前記第２の波形部分のピークの距離の値とに基づいて算出し、前記第２の波形部分の距離の値を前記シフト量で補正し、当該補正された前記第２の波形部分と、前記第１の波形部分とを比較することにより、異常か否かを判定し、異常であると判定した場合、異常あるものとして出力するステップと
   を実行させるための監視プログラム。

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