JP5210338B2

JP5210338B2 - 光通信線路監視システム及び光通信線路監視方法

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Publication number: JP5210338B2
Application number: JP2010041890A
Authority: JP
Inventors: 渉藏谷; 圭高榎本; 賢一中澤
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2030-02-26
Also published as: JP2011179845A

Description

本発明は、光通信線路設備の保全のため光通信線路を監視する光通信線路監視システム及び光通信線路監視方法に関する。

近年、光アクセスサービスの増加と光サービスエリアの拡大に伴い、光設備量が増加しており、サービス品質確保の観点から、設備の予防保全がますます重要になっている。

メタルケーブルに比べて、光ケーブルは極めて優れた伝送特性を有しているが、光ファイバ接続部が長時間浸水すると、光損失の増加や機械的強度が低下し、故障の原因となることが知られている。光ファイバ接続部を保護するため、光ファイバ接続部は通常地下クロージャと呼ばれる筐体内に入れられているが、地下ケーブルの保守作業として定期的に地下クロージャ内への浸水の有無を監視する必要がある。

図１は従来の光通信線路監視システム２０１を説明する概念図である。光ケーブルの保守作業のために、光通信線路監視システム２０１は、光ケーブル（不図示）と平行に保守用心線の検査用光ファイバ１１が配置され、地下クロージャ（１３ａ〜１３ｄ）内に浸水を検知する検知モジュール１５が設置されている構造である。さらに、この光通信線路監視システムは、検査用光ファイバ１１の一端にＯＴＤＲ（ＯｐｔｉｃａｌＴｉｍｅＤｏｍａｉｎ
Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）１９を接続している。ＯＴＤＲ１９は、例えば、光通信線路を監視する設備ビル１０に設置されている。検知モジュール１５は検査用光ファイバ１１を挟み込む構造となっており、地下クロージャ（１３ａ〜１３ｄ）内に水が入った場合、検知モジュール１５内の膨張材１７が水に反応して膨らむことで、検査用光ファイバ１１に曲げ損失を与える。そこで、ＯＴＤＲ１９を使って定期的に試験することにより、各地下クロージャ（１３ａ〜１３ｄ）内への浸水の有無を監視している（例えば、非特許文献１を参照。）。

図１にＯＴＤＲの試験結果Ａを示す。試験結果Ａにおいて横軸は検査用光ファイバ１１上のＯＴＤＲ１９からの距離であり、縦軸はＯＴＤＲ１９が受光した後方散乱光の光強度である。後方散乱光の光強度は光パルスが検査用光ファイバ１１を進むにつれて低下する。例えば、地下クロージャ１３ｃで浸水が発生し、検知モジュール１５が検査用光ファイバ１１に曲げを与えた場合、光パルスは曲げ損失により急激に減衰し、後方散乱光の光強度が低下する。このため、後方散乱光の光強度が低下した位置から浸水が発生した地下クロージャを推定することができる。

実際の光ケーブルの長さと検査用光ファイバ１１の長さには、光ファイバの撚りによる差があり、また地下クロージャ内部に検査用光ファイバ１１の心線の余長も存在している。このことから、ＯＴＤＲ１９により測定した曲げ損失の発生箇所までの検査用光ファイバ１１の長さ（測定距離）を基にして、浸水した地下クロージャを特定しても、上述のように実際のケーブルの長さと検査用光ファイバ１１との距離に差があるため、実際に浸水した地下クロージャと異なる場合がある。そこで、図２の地下クロージャ１３ａのように検査用光ファイバ１１に反射素子２１を挿入し、反射素子２１が検査光を反射する反射光の波形位置を基準点とし、その基準点からの距離で浸水した地下クロージャを特定する方法がある。

有居正仁、東裕司、榎本圭高、鈴木勝晶、荒木則幸、宇留野重則、渡邉常一著、"拡大する光アクセス網を支える光媒体網運用技術"、ＮＴＴ技術ジャーナル、ｖｏｌ．１８、ｎｏ．１２、ｐｐ．５８−６１、Ｄｅｃ．２００６山根俊和，中澤賢一，榎本圭高，荒木則幸，藤本久，"光設備運用の高度化を図る所外光配線設備識別技術"，ＮＴＴ技術ジャーナル，ｖｏｌ．２１，ｎｏ．１１，ｐｐ．４２−４５，Ｎｏｖ．２００９．

しかし、図２のように反射素子２１を挿入し、反射波形による基準点を設けた場合であっても、実際の光配線設備を考慮すると、以下のような測定が困難となる場合があった。

都市部などは光ファイバ接続部が密集しており、反射素子２１を設置した地下クロージャ１３ａの、ＯＴＤＲ１９から見て下流側に地下クロージャ１３ｂが近接する場合がある。図３に示すように、浸水によって検知モジュール１５が光ファイバを挟み込み、曲げ損失がかかることで後方散乱レベルが落ち込むが、地下クロージャ１３ａに設置された反射素子２１からの反射波形の裾に隠れて、地下クロージャ１３ａと地下クロージャ１３ｂのどちらで浸水しているか判断が困難になる。このため、実際の保守作業時においては、修理のために、誤って浸水していない地下クロージャをあけてしまい、作業の出戻りが発生する事がある。特にＯＴＤＲのパルス幅における距離分解能より接続部が近接している場合、たとえばパルス幅が５００ｎｓで接続部間隔が５０ｍ以下の場合、浸水箇所判別が困難である。パルス幅を細くして各々の接続部を測定することで、浸水箇所を特定することができるが、ＯＴＤＲのダイナミックレンジが低下してしまい、遠方の接続部の測定が困難となるとともに、浸水箇所が複数の場合は検出することができなくなる。

また、反射素子２１から一定の距離だけ離して他の地下クロージャを配置したとしても、図４に示すように、地下クロージャ１３ｂと地下クロージャ１３ｃとが近接する場合、光ファイバケーブルの接続余長による誤差のため浸水箇所の特定が困難である。このような場合にも、誤って浸水していない地下クロージャをあけてしまい、作業の出戻りが発生する事がある。

一方、図５に示すように、地下クロージャ全てに反射素子２１を設置し、浸水箇所の特定精度を高める方法もある。しかし、この方法でも地下クロージャが近接している場合、それぞれの反射素子２１からの反射波形が重なり、浸水箇所を特定することが困難であり、さらに反射素子２１を地下クロージャの数だけ用意する必要があり、コストの増大を招くことになる。

このように、光ケーブルの光ファイバ接続部が密集しているような都市部では浸水等の環境変化が生じた光ファイバ接続部を特定することが困難という課題があった。

そこで、前記課題を解決するために、本発明は、光ケーブルの光ファイバ接続部が近接している場合であっても、環境変化が生じた光ファイバ接続部を特定できる光通信線路監視システム及び光通信線路監視方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る光通信線路監視システムは、光ファイバ接続部が近接する場合、近接する光ファイバ接続部の検知モジュール間に反射素子を配置し、ＯＴＤＲが検査時に取得した測定波形と正常時に取得したリファレンス波形とを比較することで環境変化が生じた光ファイバ接続部を特定することとした。

具体的には、本発明に係る光通信線路監視システムは、検査光を伝搬する検査用光ファイバと、前記検査用光ファイバの長手方向に順次設けられ、周囲の環境変化に応じて前記検査用光ファイバに歪を与えて前記検査用光ファイバが伝搬する前記検査光に損失を発生させる複数の検知モジュールと、所定長より狭い距離で隣接する前記検知モジュール間の前記検査用光ファイバに配置され、前記検査用光ファイバを伝搬する前記検査光を一部反射する反射素子と、距離分解能が前記所定長であり、前記検査用光ファイバの一端に前記検査光を入力し、前記検査用光ファイバの一端から出力される出力光を受光することで、前記出力光の距離に対する光レベルの光波形を取得し、事前に取得した前記光波形のリファレンス波形と現在の測定で取得した前記光波形の測定波形とを比較して環境変化を生じた箇所を特定するＯＴＤＲと、を備える。

また、本発明に係る光通信線路監視方法は、周囲の環境変化に応じて検査光に損失を発生させる複数の検知モジュールが長手方向に順次配置され、さらに、ＯＴＤＲの距離分解能より狭い距離で隣接する前記検知モジュール間に前記検査光を一部反射する反射素子が配置された検査用光ファイバの一端に前記検査光を入力し、前記検査用光ファイバの前記一端から出力される出力光を受光することで、前記出力光の距離に対する光レベルの光波形を取得し、事前に取得した前記光波形のリファレンス波形と現在の測定で取得した前記光波形の測定波形とを比較して環境変化を生じた箇所を特定する。

本発明では、検知モジュール間に反射素子を配置したため、検知モジュール近傍の後方散乱光の波形は反射素子からの反射光の反射波形の裾に含まれることになる。しかし、測定波形とリファレンス波形と比較することで、検査用光ファイバに歪を与えている検知モジュールが反射素子のＯＴＤＲ側かＯＴＤＲと反対側かを判断することができる。

従って、本発明は、光ケーブルの光ファイバ接続部が近接している場合であっても、環境変化が生じた光ファイバ接続部を特定できる光通信線路監視システム及び光通信線路監視方法を提供することができる。

本発明に係る光通信線路監視システムの前記ＯＴＤＲは、前記リファレンス波形と前記測定波形との比較の際に、前記反射素子が前記検査光を反射した反射光の反射波形を含むピーク波形が前記測定波形に存在するか否かを判断するピーク波形確認を行い、前記ピーク波形確認において前記ピーク波形が存在する場合に、前記ピーク波形の光レベルを確認するピーク波形光レベル確認を行い、前記ピーク波形光レベル確認後、前記検査用光ファイバの一端から見て前記反射素子より遠方の前記測定波形の光レベルを確認する後方波形確認を行うことを特徴とする。

また、本発明に係る光通信線路監視方法は、前記リファレンス波形と前記測定波形との比較の際に、前記反射素子が前記検査光を反射した反射光の反射波形を含むピーク波形が前記測定波形に存在するか否かを判断するピーク波形確認を行い、前記ピーク波形確認において前記ピーク波形が存在する場合に、前記ピーク波形の光レベルを確認するピーク波形光レベル確認を行い、前記ピーク波形光レベル確認後、前記検査用光ファイバの一端から見て前記反射素子より遠方の前記測定波形の光レベルを確認する後方波形確認を行うことを特徴とする。

測定波形とリファレンス波形と比較は、ピーク波形確認、ピーク波形光レベル確認及び後方波形確認を行う。これらの確認を行うことで、２つの光ファイバ接続部が近接していても、いずれの光ファイバ接続部で環境変化が生じたかを判断することができる。

本発明に係る光通信線路監視システムの前記ＯＴＤＲは、前記ピーク波形確認において前記ピーク波形が存在する場合に、前記ピーク波形光レベル確認後、前記後方波形確認前に前記リファレンス波形と前記測定波形とについて前記ピーク波形の形状を比較する形状比較を行うことを特徴とする。

また、本発明に係る光通信線路監視方法は、前記ピーク波形確認において前記ピーク波形が存在する場合に、前記ピーク波形光レベル確認後、前記後方波形確認前に前記リファレンス波形と前記測定波形とについて前記ピーク波形の形状を比較する形状比較を行うことを特徴とする。

測定波形とリファレンス波形と比較の際に、さらにピーク波形の形状も比較することで３つ以上の光ファイバ接続部が近接していても、いずれの光ファイバ接続部で環境変化が生じたかを判断することができる。

反射素子は、前記検査光を反射させる反射部分と前記反射部分の両端に接続される光ファイバ部で構成されるのが好ましい。また、検知モジュールの設置位置は、反射素子の光ファイバ部に設置するのが好ましい。これによって、反射素子の光ファイバ部のファイバパラメータを厳密に規定することで、検知モジュールが与える損失をコントロールすることができ、光ファイバ接続部で生じた環境変化をより正確に判断することができる。

本発明は、光ケーブルの光ファイバ接続部が近接している場合であっても、環境変化が生じた光ファイバ接続部を特定できる光通信線路監視システム及び光通信線路監視方法を提供することができる。このため、誤って浸水していない地下クロージャを開けることがなく、作業の手戻りが発生せず、浸水設備の解消工事を効率的に進めることができる。また、反射素子を効率的に設置することで浸水箇所の特定精度高めることができるため、反射素子の設置数を必要最小限にすることができコストを抑制できる。また、本発明は、パルス幅を広げても浸水した地下クロージャを特定できるため、ＯＴＤＲのダイナミックレンジを広げることができる。すなわち、本発明は、遠方の浸水した地下クロージャも特定可能であり、浸水した複数の地下クロージャも特定することができる。なお、検知モジュールの間に挟みこむように反射素子を設置しているので、検査用光ファイバのどちらの端からＯＴＤＲで測定しても、浸水した地下クロージャを特定することができる。

従来の光通信線路監視システムを説明する図である。従来の光通信線路監視システムを説明する図である。従来の光通信線路監視システムを説明する図である。従来の光通信線路監視システムを説明する図である。従来の光通信線路監視システムを説明する図である。本発明に係る光通信線路監視システムを説明する図である。（ａ）はリファレンス、（ｂ）はケース１、（ｃ）はケース２、（ｄ）はケース３の状態を説明する図である。本発明に係る光通信線路監視システムで取得したリファレンス波形と測定波形とを比較した図である。本発明に係る光通信線路監視システムで取得したリファレンス波形と測定波形とを比較した図である。本発明に係る光通信線路監視システムで取得したリファレンス波形と測定波形とを比較した図である。本発明に係る光通信線路監視システムで取得したリファレンス波形と測定波形とを比較した図である。本発明に係る光通信線路監視システムで取得したリファレンス波形と測定波形とを比較した図である。本発明に係る光通信線路監視システムで取得したリファレンス波形と測定波形とを比較した図である。本発明に係る光通信線路監視方法を説明する図である。本発明に係る光通信線路監視システムを説明する図である。（ａ）はリファレンス、（ｂ）はケース１、（ｃ）はケース２、（ｄ）はケース３、（ｅ）はケース４、（ｆ）はケース５、（ｇ）はケース６、（ｈ）はケース７の状態を説明する図である。本発明に係る光通信線路監視システムで取得したリファレンス波形と測定波形とを比較した図である。本発明に係る光通信線路監視システムで取得したリファレンス波形と測定波形とを比較した図である。本発明に係る光通信線路監視システムで取得したリファレンス波形と測定波形とを比較した図である。本発明に係る光通信線路監視システムで取得したリファレンス波形と測定波形とを比較した図である。本発明に係る光通信線路監視システムで取得したリファレンス波形と測定波形とを比較した図である。本発明に係る光通信線路監視システムで取得したリファレンス波形と測定波形とを比較した図である。本発明に係る光通信線路監視システムで取得したリファレンス波形と測定波形とを比較した図である。本発明に係る光通信線路監視システムで取得したリファレンス波形と測定波形とを比較した図である。本発明に係る光通信線路監視システムで取得したリファレンス波形と測定波形とを比較した図である。本発明に係る光通信線路監視方法を説明する図である。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（実施形態１）
本実施形態の光通信線路監視システム３０１は、検査光を伝搬する検査用光ファイバ１１と、検査用光ファイバ１１の長手方向に順次設けられ、周囲の環境変化に応じて検査用光ファイバ１１に歪を与えて検査用光ファイバ１１が伝搬する検査光に損失を発生させる複数の検知モジュール１５と、所定長より狭い距離で隣接する検知モジュール１５間の検査用光ファイバ１１に配置され、検査用光ファイバ１１を伝搬する検査光を一部反射する反射素子２１と、距離分解能が前記所定長であり、検査用光ファイバ１１の一端に検査光を入力し、検査用光ファイバ１１の一端から出力される出力光を受光することで、前記出力光の距離に対する光レベルの光波形を取得し、事前に取得した前記光波形のリファレンス波形と現在の測定で取得した前記光波形の測定波形とを比較して環境変化を生じた箇所を特定するＯＴＤＲ１９と、を備える。

図６は、光通信線路監視システム３０１のうち光ファイバ接続部が近接する箇所を説明する図である。光ケーブル（不図示）に並行するように検査用光ファイバ１１が配置されている。第１光ファイバ接続部は地下クロージャ１３ａ内であり、第２光ファイバ接続部は地下クロージャ１３ｂ内である。地下クロージャ１３ａと地下クロージャ１３ｂとの間は、ＯＴＤＲ１９（不図示）の距離分解能より短い。

地下クロージャ１３ａ及び地下クロージャ１３ｂはそれぞれ検知モジュール１５を有する。検知モジュール１５は、地下クロージャ内の環境が変化した場合、例えば、浸水時に検査用光ファイバ１１に歪を与える。実施形態１及び実施形態２においては、地下クロージャ内の環境変化の一例として浸水した場合を説明する。

反射素子２１は、検知モジュール１５の間の検査用光ファイバ１１に配置される。反射素子２１は、環境的に安定した地下クロージャ内に配置することが好ましい。反射素子２１を環境的に安定した箇所に配置することで、反射素子の耐環境性能が緩和され、光通信線路監視システム３０１を安価に提供することができる。本実施形態では、反射素子２１は地下クロージャ１３ａ内の検知モジュール１５のＤ２側に配置されているが、地下クロージャ１３ｂ内の検知モジュール１５のＤ１側に配置してもよい。なお、本明細書では、Ｄ１側を上流側、Ｄ２側を下流側と記載することがある。

図６（ａ）は、地下クロージャ１３ａ及び地下クロージャ１３ｂに浸水がないリファレンス時の状態である。図６（ｂ）は、地下クロージャ１３ａが浸水したケース、図６（ｃ）は、地下クロージャ１３ｂが浸水したケース、図６（ｄ）は、地下クロージャ１３ａ及び地下クロージャ１３ｂ共に浸水したケースのモデルである。

ＯＴＤＲ１９は、検査用光ファイバ１１のＤ１方向の先端又はＤ２方向の先端に接続される。本実施形態では検査用光ファイバ１１のＤ１方向の先端にＯＴＤＲ１９が接続されているとして説明する。ＯＴＤＲ１９は、現場作業で最も利用されるパルス幅５００ｎｓ、現用光に影響を与えない波長１６５０ｎｍの検査光を検査用光ファイバ１１のＤ１側の先端に入力する。また、ＯＴＤＲ１９は、検査用光ファイバ１１の後方散乱光及び反射素子２１が検査光を反射した反射光を出力光として、検査用光ファイバ１１のＤ１側の先端から受光する。ＯＴＤＲ１９は、前記出力光の距離に対する光レベルの光波形を取得する。

ＯＴＤＲ１９は、事前に取得した前記光波形のリファレンス波形と現在の測定で取得した前記光波形の測定波形とを比較して環境変化を生じた箇所を特定する。具体的には、リファレンス波形と測定波形との比較の際に、ＯＴＤＲ１９は、反射素子２１が検査光を反射した反射光の反射波形を含むピーク波形が測定波形に存在するか否かを判断するピーク波形確認を行い、ピーク波形確認においてピーク波形が存在する場合に、ピーク波形の光レベルを確認するピーク波形光レベル確認を行い、ピーク波形光レベル確認後、反射素子２１よりＤ２側の測定波形の光レベルを確認する後方波形確認を行う。

図７は、図６（ａ）のリファレンス時のリファレンス波形と図６（ｂ）のケース１時の測定波形とを比較した図である。ケース１の場合、ピーク波形の光レベルが低下する。この理由を図８で説明する。ピーク波形は、反射素子２１からの反射光の反射波形、及び検知モジュール１５が配置された箇所の検査用光ファイバ１１からの後方散乱光の波形を含む。これは、検知モジュール１５と反射素子２１との距離がＯＴＤＲ１９の距離分解能より短く、それぞれの波形が重なるからである。

地下クロージャ１３ａに浸水が生じたとき、反射素子２１の上流側の検知モジュール１５は検査光に損失を与え、検査光の光レベルを低下させる。このため、地下クロージャ１３ａの検知モジュール１５の下流側の後方散乱光の光レベルが低下するとともに、反射素子２１からの反射光の光レベルも低下する。上述のようにピーク波形はそれぞれの波形が重なった波形であるため、図７のような測定波形となる。一方、ピーク波形に発生した損失（Ｌ１）以上の損失がＤ２側にないため、地下クロージャ１３ｂは浸水していないと判断できる。

図９は、図６（ａ）のリファレンス時のリファレンス波形と図６（ｃ）のケース２の測定波形とを比較した図である。ケース２の場合、ピーク波形に変化がなく、ピーク波形のＤ２側の光レベルが低下する。これは、反射素子２１のＤ２側で地下クロージャ１３ｂの検知モジュール１５が検査光に損失を与え、後方散乱光の光レベルを低下させているためである。前述のようにピーク波形はそれぞれの波形が重なった波形であるため、ケース２の場合、図９のような測定波形となる。

図１０は、図６（ａ）のリファレンス時のリファレンス波形と図６（ｄ）のケース３の測定波形とを比較した図である。ケース３の場合、図７と同様にピーク波形の光レベルが損失Ｌ３だけ低下し、ピーク波形のＤ２側でさらに光レベルの低下（Ｌ４＝Ｌａ＋Ｌｂ、Ｌａ＝Ｌ３）が発生する。これは、地下クロージャ１３ａ及び地下クロージャ１３ｂの双方の検知モジュール１５が検査光に損失を与え、後方散乱光の光レベルを低下させているためである。前述のように、ピーク波形はそれぞれの波形が重なった波形であるため、ケース３の場合、図１０のような測定波形が得られる。

図１１及び図１２は、図７、図９、図１０に示した光波形以外のケースを説明する図である。図１１及び図１２に示すように、損失がＯＴＤＲ１９のダイナミックレンジを超えてしまうと、それ以降の特定は不可能である。図１１は、ピーク波形がなくなり、地下クロージャ１３ａでの浸水が特定できるが、反射素子２１よりＤ２側の浸水箇所は確認できない。図１２は、ピーク波形に変化がなくＤ２側に損失があり、地下クロージャ１３ｂでの浸水が特定できるが、地下クロージャ１３ｂよりＤ２側の浸水箇所は確認できない。

図１３は、２つの地下クロージャが近接していた場合の地下クロージャの環境変化判断を説明するチャートである。ここで、チャート内の「ピーク波形の有無」が「無」とは、図１１のように、ピーク波形が確認できない場合をいう。ピーク波形を少しでも確認できる場合は「有」とする。

ＯＴＤＲ１９は、リファレンス波形と測定波形との比較の際に、ピーク波形が測定波形に存在するか否かを判断するピーク波形確認を行い、ピーク波形が存在する場合に、前記ピーク波形の光レベルを確認するピーク波形光レベル確認を行い、検査用光ファイバの一端から見て反射素子２１より遠方の測定波形の光レベルを確認する後方波形確認を行う。

まず、ステップＳ０１でピーク波形確認を行う。ピーク波形がない場合、判定Ｒ０１となり、図１１で説明したように地下クロージャ１３ａの環境が変化したことを確認できるが、地下クロージャ１３ａの下流の地下クロージャの環境を判断することはできない。

ステップＳ０１でピーク波形がある場合は、ステップＳ０２のピーク波形光レベル確認でピーク波形に損失が発生しているか否かを判断する。ピーク波形に損失がない場合、ステップＳ０５の後方波形確認でピーク波形の下流側での損失が発生しているか否かを判断する。この損失が無い場合、判定Ｒ０２となり、地下クロージャ１３ａ及び地下クロージャ１３ｂ共に環境変化はないと判断できる。

ステップＳ０５でピーク波形の下流側での損失が発生している場合、判定Ｒ０３となり、図９、図１２で説明したように地下クロージャ１３ｂの環境が変化したことを確認できる。

ステップＳ０２でピーク波形に損失が発生している場合、ステップＳ０６の後方波形確認でピーク波形の下流側での損失量を確認する。この損失量がピーク波形の損失量以上であれば、判定Ｒ０４となり、図１０で説明したように地下クロージャ１３ａ及び地下クロージャ１３ｂともに環境変化が生じていることを確認できる。

ステップＳ０６でピーク波形の下流側での損失量がピーク波形の損失量と等しい場合、判定Ｒ０５となり、図７で説明したように地下クロージャ１３ａのみ環境が変化したと判断できる。

以上のように、ピーク波形の変化とその下流の波形に現れる変化を、図１３のチャートで確認することで、光ファイバ接続部が近接していても環境変化を生じた光ファイバ接続部を特定することが可能となる。また、環境変化と検査用光ファイバの断線とを区別するには、曲げに強い１５５０ｎｍもしくは１３１０ｎｍの波長を用いて測定し判別できる。

（第２実施形態）
本実施形態の光通信線路監視システム３０２と第１実施形態の光通信線路監視システム３０１との違いは、近接する地下クロージャの数である。図１４は、光通信線路監視システム３０２のうち光ファイバ接続部が近接する箇所を説明する図である。光ケーブル（不図示）に並行するように検査用光ファイバ１１が配置されている。第１光ファイバ接続部は地下クロージャ１３ａ内、第２光ファイバ接続部は地下クロージャ１３ｂ内、第３光ファイバ接続部は地下クロージャ１３ｃ内である。地下クロージャ１３ａから地下クロージャ１３ｃまでの間は、ＯＴＤＲ１９（不図示）の距離分解能より短い。

反射素子２１は、地下クロージャ（１３ａ〜１３ｃ）が有する検知モジュール１５間に配置される。本実施形態では、反射素子２１は、地下クロージャ１３ａ内の検知モジュール１５のＤ２側、及び地下クロージャ１３ｂ内の検知モジュール１５のＤ２側に配置されているが、地下クロージャ１３ｂ内の検知モジュール１５のＤ１側、及び地下クロージャ１３ｃ内の検知モジュール１５のＤ１側に配置されていてもよい。

図１４（ａ）は、地下クロージャ（１３ａ〜１３ｃ）に浸水がないリファレンス時の状態である。各地下クロージャに浸水が生じたケースを図１４（ｂ）から図１４（ｈ）に示す。

ＯＴＤＲ１９は、実施形態１と同様に、リファレンス波形と測定波形とを比較することで環境変化を生じた箇所を特定する。本実施形態の場合、ピーク波形光レベル確認後、後方波形確認前にリファレンス波形と測定波形とについてピーク波形の形状を比較する形状比較をさらに行う。

図１５は、図１４（ａ）のリファレンス時のリファレンス波形と図１４（ｂ）のケース１の測定波形とを比較した図である。ケース１の場合、ピーク波形の光レベルが低くなる。この理由は、図８の説明と同様である。すなわち、地下クロージャ１３ａに浸水が生じたとき、反射素子２１−１の上流側で検知モジュール１５が検査光に損失を与え、検査光の光レベルを低下させる。このため、地下クロージャ１３ａの検知モジュール１５の下流側の後方散乱光の光レベルが低下するとともに、反射素子２１−１からの反射光の光レベルも低下する。ピーク波形はそれぞれの波形が重なった波形であるため、図１５のような測定波形となる。

図１６及び図１８は、それぞれ図１４（ａ）のリファレンス時のリファレンス波形と図１４（ｃ）のケース２の測定波形とを比較した図、及び図１４（ａ）のリファレンス時のリファレンス波形と図１４（ｄ）のケース３時の測定波形とを比較した図である。地下クロージャ１３ｂが浸水した場合、図１６、図１８に示すように、ピーク波形の右半分が欠ける。この理由を図１７及び図１９を用いて説明する。第２光ファイバ接続部が浸水した場合、地下クロージャ１３ｂの検知モジュール１５は検査光に損失を与え、後方散乱光の光レベルを低下させる。このため、その下流の反射素子２１−２からの反射光の光レベルも低下する。一方、第１光ファイバ接続部は浸水していないので、地下クロージャ１３ａの反射素子２１−１からの反射光の光レベルは低下しない。ピーク波形はそれぞれの波形が重なった波形であるため、ケース２及びケース３の場合、図１７及び図１９の実線で示すような波形となる。実際の測定波形では、それぞれ図１６及び図１８のような波形となる。なお、ピーク波形の下流の測定波形のレベルにより第３光ファイバ接続部の浸水の有無を判断する。

図２０は、図１４（ａ）のリファレンス時のリファレンス波形と図１４（ｅ）のケース４の測定波形とを比較した図である。地下クロージャ１３ｃが浸水した場合、図２０に示すように、ピーク波形に変化はなく、ピーク波形のＤ２側の光レベルが低下する。この理由は、次の通りである。地下クロージャ１３ｃの検知モジュール１５は検査光に損失を与え、後方散乱光の光レベルを低下させる。一方、地下クロージャ１３ａ及び地下クロージャ１３ｂには浸水がないため、反射素子２１−１及び反射素子２１−２からの反射光の光レベルは低下しない。前述のように、ピーク波形はそれぞれの波形が重なった波形であるため、ケース４の場合、図２０のような測定波形が得られる。

図２１及び図２２は、それぞれ図１４（ａ）のリファレンス時のリファレンス波形と図１４（ｆ）のケース５の測定波形とを比較した図、及び図１４（ａ）のリファレンス時のリファレンス波形と図１４（ｇ）のケース６の測定波形とを比較した図である。地下クロージャ１３ａ及び地下クロージャ１３ｂの両方が浸水した場合、ピーク波形の光レベルが低くなり、かつその形状の右半分が欠ける。

ピーク波形が低くなる理由は、図１５と同様で、反射素子２１−１のＤ１側で検知モジュール１５が検査光に損失を与えるためである。またピーク波形が欠ける理由は、図１６、図１８と同様で、反射素子２１−１と反射素子２１−２間の検知モジュール１５が検査光に損失を与えるためである。ピーク波形はそれぞれの波形が重なった波形であるため、図２１及び図２２のような測定波形となる。なお、ピーク波形の下流の測定波形のレベルにより第３光ファイバ接続部の浸水の有無を判断する。

図２３は、図１４（ａ）のリファレンス時のリファレンス波形と図１４（ｈ）のケース７の測定波形とを比較した図である。地下クロージャ１３ａ及び地下クロージャ１３ｃの両方が浸水した場合、ピーク波形の光レベルが低くなり、その下流の波形の光レベルはさらに低下する。この理由は、次の通りである。地下クロージャ１３ａの検知モジュール１５が検査光に損失Ｌ５を与え、反射素子２１−１及び反射素子２１−２の反射光の光レベルを低下させる。さらに、地下クロージャ１３ｃの検知モジュール１５が検査光に損失Ｌｄを与え、後方散乱光の光レベルを低下させる。ピーク波形はそれぞれの波形が重なった波形であるため、図２３のような測定波形となる。

図２４は、３つの地下クロージャが近接していた場合の地下クロージャの環境変化判断を説明するチャートである。「有」「無」の意味は図１３と同様である。

まず、ステップＳ１１でピーク波形確認を行う。ピーク波形がない場合、判定Ｒ１１となり、地下クロージャ１３ａの環境が変化したことを確認できる。ただし、図１１で説明したように損失がＯＴＤＲ１９のダイナミックレンジを超えてしまうため、地下クロージャ１３ａの下流の地下クロージャの環境を判断することはできない。

ステップＳ１１でピーク波形がある場合は、ステップＳ１２のピーク波形光レベル確認でピーク波形に損失が発生しているか否かを判断する。ピーク波形に損失がない場合、ステップＳ１３の形状比較でピーク波形に欠けが存在するか否かを判断する。ピーク波形に欠けがある場合、判定Ｒ１２となり、図１６及び図１８で説明したように地下クロージャ１３ｂの環境が変化したと判断できる。また、後段の地下クロージャ１３ｃの環境変化については、ピーク波形の下流の測定波形のレベルより判断する。

ステップＳ１３でピーク波形に欠けがない場合、ステップＳ１５の後方波形確認でピーク波形の下流側での損失が発生しているか否かを判断する。この損失が発生している場合、判定Ｒ１３となり、図２０で説明したように地下クロージャ１３ｃの環境が変化したことを確認できる。

ステップＳ１５でピーク波形の下流側での損失が無い場合、判定Ｒ１４となり、地下クロージャ１３ａから地下クロージャ１３ｃまでに環境変化はないと判断できる。

ステップＳ１２でピーク波形に損失が発生している場合、ステップＳ１４の形状比較でピーク波形に欠けが存在するか否かを判断する。ピーク波形に欠けがある場合、判定Ｒ１５となり、図２１及び図２２で説明したように地下クロージャ１３ａ及び地下クロージャ１３ｂに環境変化が生じていると判断できる。また、地下クロージャ１３ｃの環境変化については、ピーク波形の下流の測定波形のレベルより判断する。

ステップＳ１４でピーク波形に欠けがない場合、ステップＳ１６の後方波形確認でピーク波形の下流側での損失量を確認する。この損失量が反射波形の損失量以上であれば、判定Ｒ１６となり、図２３で説明したように地下クロージャ１３ａ及び地下クロージャ１３ｃともに環境変化が生じていることを確認できる。

ステップＳ１６でピーク波形の下流側での損失量が反射波形の損失量と等しい場合、判定Ｒ１７となり、図１５で説明したように地下クロージャ１３ａのみ環境が変化したと判断できる。

以上のように、ピーク波形とその下流の波形に現れる変化を、図２４に示すフローチャートにより確認することで、近接した地下接続部の浸水箇所の特定を行うことが可能となる。また、実施形態１で説明した波長の検査光を使用することで、環境変化と検査用光ファイバの断線とを区別することができる。

本実施形態は地下クロージャへの浸水を検知する光通信線路監視システムであるが、この実施形態に限定されず、本発明は光ファイバを利用して監視点における環境変化を検知するシステムに適用することができる。例えば、本発明は、検知モジュールの代替として測定点の変位を計測する検知モジュールとすれば、建物や地殻の変位を計測する変位計にも適用できる。

１０：設備ビル
１１：検査用光ファイバ
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ：地下クロージャ
１５：検知モジュール
１７：膨張材
１９：ＯＴＤＲ
２１、２１−１、２１−２：反射素子
２０１〜２０５、３０１、３０２：光通信線路監視システム
Ａ：ＯＴＤＲの試験結果

Claims

検査光を伝搬する検査用光ファイバと、
前記検査用光ファイバの長手方向に順次設けられ、周囲の環境変化に応じて前記検査用光ファイバに歪を与えて前記検査用光ファイバが伝搬する前記検査光に損失を発生させる複数の検知モジュールと、
所定長より狭い距離で隣接する前記検知モジュール間の前記検査用光ファイバに配置され、前記検査用光ファイバを伝搬する前記検査光を一部反射する反射素子と、
距離分解能が前記所定長であり、前記検査用光ファイバの一端に前記検査光を入力し、前記検査用光ファイバの一端から出力される出力光を受光することで、前記出力光の距離に対する光レベルの光波形を取得し、事前に取得した前記光波形のリファレンス波形と現在の測定で取得した前記光波形の測定波形とを比較して環境変化を生じた箇所を特定するＯＴＤＲと、
を備える光通信線路監視システム。
前記ＯＴＤＲは、
前記リファレンス波形と前記測定波形との比較の際に、
前記反射素子が前記検査光を反射した反射光の反射波形を含むピーク波形が前記測定波形に存在するか否かを判断するピーク波形確認を行い、
前記ピーク波形確認において前記ピーク波形が存在する場合に、前記ピーク波形の光レベルを確認するピーク波形光レベル確認を行い、
前記ピーク波形光レベル確認後、前記検査用光ファイバの一端から見て前記反射素子より遠方の前記測定波形の光レベルを確認する後方波形確認を行うことを特徴とする請求項１に記載の光通信線路監視システム。
前記ＯＴＤＲは、
前記ピーク波形確認において前記ピーク波形が存在する場合に、前記ピーク波形光レベル確認後、前記後方波形確認前に前記リファレンス波形と前記測定波形とについて前記ピーク波形の形状を比較する形状比較を行うことを特徴とする請求項２に記載の光通信線路監視システム。
前記反射素子は、
前記検査光を反射させる反射部と前記反射部分の両端に接続される光ファイバ部からなり、
前記検知モジュールは、
前記所定長より狭い距離で隣接する場合に、前記反射素子の前記光ファイバ部に設置されることを特徴とする請求項１から３に記載の光通信線路監視システム。
周囲の環境変化に応じて検査光に損失を発生させる複数の検知モジュールが長手方向に順次配置され、さらに、ＯＴＤＲの距離分解能より狭い距離で隣接する前記検知モジュール間に前記検査光を一部反射する反射素子が配置された検査用光ファイバの一端に前記検査光を入力し、前記検査用光ファイバの前記一端から出力される出力光を受光することで、前記出力光の距離に対する光レベルの光波形を取得し、事前に取得した前記光波形のリファレンス波形と現在の測定で取得した前記光波形の測定波形とを比較して環境変化を生じた箇所を特定する光通信線路監視方法。
前記リファレンス波形と前記測定波形との比較の際に、
前記反射素子が前記検査光を反射した反射光の反射波形を含むピーク波形が前記測定波形に存在するか否かを判断するピーク波形確認を行い、
前記ピーク波形確認において前記ピーク波形が存在する場合に、前記ピーク波形の光レベルを確認するピーク波形光レベル確認を行い、
前記ピーク波形光レベル確認後、前記検査用光ファイバの一端から見て前記反射素子より遠方の前記測定波形の光レベルを確認する後方波形確認を行うことを特徴とする請求項５に記載の光通信線路監視方法。
前記ピーク波形確認において前記ピーク波形が存在する場合に、前記ピーク波形光レベル確認後、前記後方波形確認前に前記リファレンス波形と前記測定波形とについて前記ピーク波形の形状を比較する形状比較を行うことを特徴とする請求項６に記載の光通信線路監視方法。