WO2024047699A1 - 光線路監視システム、光線路監視装置及び光線路監視方法 - Google Patents

光線路監視システム、光線路監視装置及び光線路監視方法 Download PDF

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WO2024047699A1
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terminal
optical
light
determines
optical path
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PCT/JP2022/032409
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雅晶 井上
恒司 峰
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日本電信電話株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for

Definitions

  • Optical communication technology supports connections to a large amount of information, and communication equipment is installed at both ends of the access section from the station to the user and the relay section from the station to the station, and connected using optical fiber. This enables high-speed and large-capacity data transmission.
  • OTDR Optical Time Domain Reflectometry
  • the present disclosure aims to provide an optical line monitoring technology that confirms the health of communication services by constantly monitoring optical fibers.
  • this disclosure includes: The light from the first terminal and the test light from the third terminal are combined and output from the second terminal to the optical path, and the backscattered light from the optical path input to the second terminal is branched to the third terminal.
  • An OTDR Optical Time Domain Reflectometer
  • a state analysis unit that extracts a temporal change in the distance from the OTDR and the backscattered light intensity, and determines that an abnormality has occurred in the optical path when the temporal change exceeds a predetermined magnitude
  • a fault position estimating unit that determines a position where the temporal change exceeds a predetermined magnitude as a fault position, or determines a position where a distance differential of the temporal change is at a peak as a fault position;
  • this disclosure includes: The light from the first terminal and the test light from the third terminal are combined and output from the second terminal to the optical path, and the backscattered light from the optical path input to the second terminal is branched to the third terminal. , a plurality of optical couplers that branch part of the light from the first terminal to a fourth terminal; a 1 ⁇ 2N (N is a positive integer) fiber selector that switches and connects either the third terminal or the fourth terminal of the plurality of optical couplers to a switching source terminal; a 1 ⁇ 2 optical branch circuit whose first side terminal is connected to the switching source terminal of the 1 ⁇ 2N fiber selector; Connected to one of the second side terminals of the 1 ⁇ 2 optical branch circuit, transmits test light to the third terminal of the optical coupler via the 1 ⁇ 2N fiber selector, and sends test light from the third terminal of the optical coupler.
  • N is a positive integer
  • an OTDR Optical Time Domain Reflectometer
  • a state analysis unit that extracts a time change in distance from the OTDR-backscattered light intensity and determines that an abnormality has occurred in the optical path when the time change exceeds a predetermined magnitude
  • a fault position estimating unit that determines a position where the temporal change exceeds a predetermined magnitude as a fault position, or determines a position where a distance differential of the temporal change is at a peak as a fault position
  • a light receiving circuit that converts light from the other of the second side terminals of the 1 ⁇ 2 optical branch circuit into an electrical signal
  • a communication state analysis unit that determines that communication is on standby if the time average value of the signal strength of the electric signal from the light receiving circuit is within a predetermined range, and determines that communication is in progress when it exceeds the predetermined range;
  • this disclosure includes: The light from the first terminal and the test light from the third terminal are combined and output from the second terminal to the optical path, and the backscattered light from the optical path input to the second terminal is branched to the third terminal. , a plurality of optical couplers that branch part of the light from the first terminal to a fourth terminal; a 2 ⁇ 2N (N is a positive integer) fiber that interlocks and connects the third terminal and the fourth terminal of any of the plurality of optical couplers to the first switching source terminal and the second switching source terminal, respectively; selector and connected to the first switching source terminal of the 2 ⁇ 2N fiber selector, transmits test light to the third terminal of the optical coupler via the 2 ⁇ 2N fiber selector, and transmits the test light to the third terminal of the optical coupler.
  • N is a positive integer
  • an OTDR Optical Time Domain Reflectometer
  • a state analysis unit that extracts a temporal change in the distance from the OTDR and the backscattered light intensity, and determines that an abnormality has occurred in the optical path when the temporal change exceeds a predetermined magnitude
  • a fault position estimating unit that determines a position where the temporal change exceeds a predetermined magnitude as a fault position, or determines a position where a distance differential of the temporal change is at a peak as a fault position
  • a light receiving circuit connected to the second switching source terminal of the 2 ⁇ 2N fiber selector and converting light from the fourth terminal of the optical coupler into an electrical signal via the 2 ⁇ 2N fiber selector
  • a communication state analysis unit that determines that communication is on standby if the time average value of the signal strength of the electric signal from the light receiving circuit is within a predetermined range, and determines that communication is in progress when it exceeds the predetermined range;
  • this disclosure includes: The distance from an OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) that sends test light to an optical path and detects the backscattered light from the optical path - extracts the temporal change in the intensity of the backscattered light, and determines whether the temporal change has a predetermined magnitude.
  • a state analysis unit that determines that an abnormality has occurred in the optical path when the optical path exceeds a fault position estimating unit that determines a position where the temporal change exceeds a predetermined magnitude as a fault position, or determines a position where a distance differential of the temporal change is at a peak as a fault position;
  • This is an optical line monitoring device characterized by comprising:
  • this disclosure includes: A communication state analysis unit that determines that communication is in progress if the time average value of the signal strength of the electric signal from the light receiving circuit that converts light into an electric signal is within a predetermined range, and determines that communication is in progress if it exceeds the predetermined range. , It is characterized by further comprising:
  • this disclosure includes: A first step of outputting the test light to the optical path; a second step of detecting backscattered light from the optical path and measuring distance-backscattered light intensity; a third step of extracting a time change in the measured distance-backscattered light intensity and determining that an abnormality has occurred in the optical path when the time change exceeds a predetermined magnitude; a fourth step of determining a position where the time change exceeds a predetermined magnitude as a fault position, or determining a position where a distance differential of the time change has a peak as a fault position;
  • this disclosure includes: This is a program for causing a computer to implement the optical path monitoring device described above.
  • optical line monitoring technology that confirms the health of communication services by constantly monitoring optical fibers.
  • FIG. 1 shows a configuration of an optical line monitoring system according to the present disclosure.
  • 3 illustrates the operation of the optical line monitoring system of the present disclosure.
  • 3 illustrates the operation of the optical line monitoring system of the present disclosure.
  • 1 shows a configuration of an optical line monitoring system according to the present disclosure.
  • 3 illustrates the operation of the optical line monitoring system of the present disclosure.
  • 3 illustrates the operation of the optical line monitoring system of the present disclosure.
  • 3 illustrates the operation of the optical line monitoring system of the present disclosure.
  • FIG. 1 shows the configuration of the optical line monitoring system of the present disclosure.
  • the optical line 11 includes an A section optical line 11-1 between the upper communication device 12 and the optical coupler 14, a B section optical line 11-2 between the optical coupler 14 and the test light cutoff filter 114, and the optical coupler 14. and a 1 ⁇ N (N is a positive integer, hereinafter the same) fiber selector 15-1.
  • the optical coupler 14 has a first terminal (the circled number “1” in FIG. 1), a second terminal (the circled number “2” in FIG. 1), and a third terminal (the circled number “3” in FIG. 1).
  • the optical coupler 14 combines the light from the upper communication device 12 that is input from the first terminal and the test light that is input from the third terminal, and outputs the combined light from the second terminal to the B section optical line 11-2.
  • the backscattered light from the B section optical path 11-2 input to the second terminal is branched to the third terminal.
  • a 1 ⁇ N fiber selector 15-1 is arranged between the OTDR 17 and the plurality of optical couplers 14. has been done.
  • the 1 ⁇ N fiber selector 15-1 switches and connects the third terminal of one of the plurality of optical couplers 14 to the OTDR 17 via the D section optical path 11-3.
  • the OTDR 17 is connected to the switching source terminal of the 1 ⁇ N fiber selector 15-1 (number “1” in parentheses in FIG. 1), and sends pulsed test light to the optical coupler 14 via the 1 ⁇ N fiber selector 15-1. It is inputted from the third terminal of , and sent out from the second terminal to the B section optical line 11-2. Backscattered light due to Rayleigh scattering generated in the B section optical path 11-2 propagates through the D section optical path 11-3 from the second terminal to the third terminal of the optical coupler 14. The OTDR 17 detects backscattered light via a 1 ⁇ N fiber selector 15-1.
  • the OTDR 17 sends out pulsed light and measures distance-backscattered light intensity, which is the backscattered light intensity versus the distance of the B section optical path 11-2, every time it detects backscattered light.
  • the OTDR 17 and its peripheral equipment are included in the optical test module 16.
  • the OTDR 17 uses test light of a different wavelength from the light used by the upper communication device 12 in order to constantly monitor the B section optical line 11-2.
  • a test light blocking filter 114 that blocks the test light is arranged on the B section optical path 11-2 so that the test light is not input to the lower communication device 13. It is preferable that the test light blocking filter 114 is placed immediately in front of the lower communication device 13.
  • the condition analysis unit 19 extracts the time change in the distance-backscattered light intensity measured by the OTDR 17, and when the extracted time change does not exceed a predetermined size, the optical path is determined to be normal, and the predetermined size is determined. When it exceeds the limit, it is determined that an abnormality has occurred in the optical path. The determination result is displayed on the result display section 112.
  • the fault position estimating unit 110 determines as a fault position the position where the time change extracted by the state analysis unit 19 exceeds a predetermined magnitude, or determines the position where the distance differential of the time change is at a peak as the fault position. .
  • the fault position estimation unit 110 may operate when the state analysis unit 19 determines that the optical path is abnormal, or may operate at all times.
  • the state analysis section 19 and the fault position estimation section 110 are included in the optical path monitoring device 20.
  • the optical path monitoring method of the present disclosure includes a first step in which the OTDR 17 outputs test light to the B section optical path 11-2, and a second step in which the OTDR 17 detects backscattered light from the B section optical path 11-2.
  • the condition analysis unit 19 extracts the time change in the distance-backscattered light intensity measured by the OTDR 17, and determines that an abnormality has occurred in the B section optical path 11-2 when the time change exceeds a predetermined magnitude.
  • the fault position estimating unit 110 determines the position where the time change extracted by the state analysis unit 19 exceeds a predetermined magnitude as the fault position, or the position where the distance differential of the time change is the peak. and a fourth step of determining the location of the fault.
  • the OTDR 17 outputs pulsed test light to the B section optical path 11-2. Rayleigh scattering occurs within the optical fiber due to the test light, and of the Rayleigh scattered light, backscattered light that returns to the original direction propagates within the optical fiber.
  • the OTDR 17 detects the backscattered light from the B section optical path 11-2, measures the distance-backscattered light intensity, and outputs the result.
  • the operation in the third step is shown in FIG.
  • the waveforms of the backscattered light intensity in FIG. 2 are all images.
  • 21 is the distance-backscattered light intensity measurement result at time T0
  • 22 is the distance-backscattered light intensity measurement result at time T1
  • 23 is the distance-backscattered light intensity measurement result at time T2
  • 24 is the distance-backscattered light intensity measurement result at time T3
  • 25 is the light intensity difference between the distance-backscattered light intensity measurement result between time T0 and time T1
  • 26 is the distance-rearward between time T1 and time T2 .
  • 27 is the distance between time T 2 and time T 3 - the light intensity difference between the backscattered light intensity measurement results
  • 28 is the distance between time T 0 and time T 1 - backscattered light intensity measurement
  • 29 is the distance between time T 1 and time T 2 - the light intensity difference between the backscattered light intensity measurement results (after averaging processing)
  • 210 is the time T 2 and time T 3
  • the distance 211 is a threshold value of the difference in light intensity of the backscattered light intensity measurement result (after averaging processing).
  • the distance-backscattered light intensity measurement result 21 at time T 0 from the OTDR 17 represents the backscattered light intensity (eg, logarithmic representation) due to Rayleigh scattering with respect to the distance from the start end to the end of the optical path of the monitored object.
  • the distance-backscattered light intensity measurement results 22, 23, and 24 show waveforms at time T1 , time T2 , and time T3, respectively.
  • Time T 0 to time T 3 is a preset time interval, and in Figure 2, time T 3 is shown as an example, but waveforms are acquired at regular time intervals while the optical path to be monitored is being monitored. be done.
  • the state analysis unit 19 extracts the light intensity difference, which is the time change of the two continuously acquired distance-backscattered light intensity.
  • the time change between the distance-backscattered light intensity measurement result 21 and the distance-backscattered light intensity measurement result 22 appears as a light intensity difference 25 between time T 0 and time T 1 .
  • waveform fluctuations in the optical intensity difference in the time direction are caused by minute changes in the laser center frequency of the test light or the optical path of the monitored object.
  • the factors of waveform fluctuation are the same for the light intensity difference 25, the light intensity difference 26, and the light intensity difference 27.
  • the state analysis unit 19 determines that an abnormality has occurred in the optical path when the light intensity difference exceeds a predetermined value (threshold value).
  • the light intensity difference 25, the light intensity difference 26, and the light intensity difference 27 include waveform fluctuations.
  • averaging processing may be performed in the distance direction of the optical path.
  • P is a subscript that distinguishes L light intensity difference values (P). Equation 1 is repeatedly calculated for all light intensity differences in the longitudinal direction of the optical path. The number of repetitions at this time is Lm/L.
  • the above is a general arithmetic average, but a moving average process may also be used.
  • the state analysis unit 19 may determine that an abnormality has occurred in the optical path when the value of the light intensity difference after the averaging process exceeds a preset threshold value 211.
  • the 1 ⁇ N fiber selector 15-1 sequentially switches the optical couplers 14 to be connected and monitors the plurality of optical lines.
  • the operation in the fourth step is shown in FIG.
  • 210 is the light intensity difference after averaging processing
  • 31 is the derivative
  • 32 is the peak position of the derivative.
  • the fault position estimating unit 110 determines a position where the light intensity difference, which is a time change of distance-backscattered light intensity, exceeds a predetermined magnitude (threshold value 211) as the fault position, or determines the position based on the distance differential of the light intensity difference.
  • the peak position is determined to be the fault position.
  • a derivative 31 is calculated by differentiating the light intensity difference 210 after the averaging process in FIG. 3 with respect to the distance.
  • Discrete distance differential of light intensity difference (P) after averaging processing By calculating , a derivative 31 in the longitudinal direction of the optical path is obtained. Since the value of the light intensity difference changes the most (the slope is maximum) at the fault position, the peak position 32 of the derivative 31 is detected, and the maximum value is determined to be the fault position.
  • the health of communication services can be confirmed by constantly monitoring optical fibers.
  • FIG. 4 shows the configuration of the optical line monitoring system of the present disclosure.
  • the optical line 11 includes an A section optical line 11-1 between the upper communication device 12 and the optical coupler 14, a B section optical line 11-2 between the optical coupler 14 and the test light cutoff filter 114, and an optical coupler 14. and a 1 ⁇ 2N fiber selector 15-2, and a C-section optical path 11-4 between the optical coupler 14 and the 1 ⁇ 2N fiber selector 15-2.
  • the optical coupler 14 has a first terminal (the circled number “1” in FIG. 4), a second terminal (the circled number “2” in FIG. 4), a third terminal (the circled number “3” in FIG. 4), and a third terminal (the circled number “3” in FIG.
  • the optical coupler 14 combines the light from the upper communication device 12 that is input from the first terminal and the test light that is input from the third terminal, and outputs the combined light from the second terminal to the B section optical line 11-2.
  • the backscattered light from the B section optical line 11-2 inputted to the second terminal is branched to the third terminal, and a part of the light from the upper communication device 12 inputted from the first terminal is sent to the fourth terminal. Branch out.
  • a 1 ⁇ 2N fiber selector 15-2 is arranged to monitor the plurality of B section optical lines 11-2.
  • the 1 ⁇ 2N fiber selector 15-2 connects the third or fourth terminal of one of the plurality of optical couplers 14 to the 1 ⁇ 2N fiber via the D section optical path 11-3 or the C section optical path 11-4. It is switched and connected to the switching source terminal (number "1" in parentheses in FIG. 4) of the fiber selector 15-2.
  • the 1 ⁇ 2N fiber selector 15-2 connects the switching source terminal to the third terminal of any one of the plurality of optical couplers 14 when operating the OTDR 17, and connects the switching source terminal to the third terminal of any one of the plurality of optical couplers 14 when operating the light receiving circuit 113.
  • the terminals are connected to the fourth terminal of the same optical coupler 14.
  • the 1 ⁇ 2 optical branching circuit 18 has a 1-side terminal and two 2-side terminals, branches light from the 1-side terminal into two 2-side terminals, and branches light from the two 2-side terminals into the 1-side terminal. to join.
  • the first side terminal is connected to the switching source terminal of the 1 ⁇ 2N fiber selector 15-2
  • the OTDR 17 is connected to one of the second side terminals
  • the light receiving circuit 113 is connected to the other of the second side terminals.
  • the OTDR 17 sends out pulsed test light through one of the second side terminals of the 1 ⁇ 2 optical branch circuit 18 and detects backscattered light.
  • the operations of the OTDR 17, the state analysis section 19, and the fault position estimation section 110 are the same as in the first embodiment.
  • the OTDR 17 is connected to the third terminal of one of the plurality of optical couplers 14 and operates.
  • the 1 ⁇ 2N fiber selector 15-2 connects the switching source terminal to the fourth terminal of the same optical coupler 14.
  • the light receiving circuit 113 converts the light from the upper side communication device 12 into an electrical signal via the other of the 2 side terminals of the 1 ⁇ 2 optical branch circuit 18.
  • the 1 ⁇ 2 optical branch circuit 18, OTDR 17, and light receiving circuit 113 are included in the optical test module 16.
  • the communication state analysis unit 111 determines that communication is on standby if the time average value of the signal strength of the electric signal from the light receiving circuit 113 is within a predetermined range, and determines that communication is in progress if it exceeds the predetermined range.
  • FIG. 5 shows the operation of the communication state analysis section 111.
  • 42 is an electrical signal from the light receiving circuit 113 indicating periodic digital data
  • 43 is the average absolute value of the electrical signal
  • 44 is an electrical signal from the light receiving circuit 113 indicating random digital data
  • 45 is an electrical signal from the light receiving circuit 113 indicating random digital data.
  • 46 is the range of change width
  • 47 is the average absolute value of the electric signal at time T3 .
  • the electrical signal from the light receiving circuit 113 becomes periodic digital data as shown in 42.
  • the average absolute value of the electric signal is constant over time as shown in 43.
  • the electrical signal from the light receiving circuit 113 is a random digital data indicating the communication status as shown in 44. Therefore, the absolute value of the average value of the electric signal changes over time like 45. If the range of change is within a predetermined range 46, it is determined that communication is on standby, and if it exceeds the predetermined range 46, it is determined that communication is in progress. For example, since the absolute value 47 of the average value of the electrical signal at time T3 exceeds the predetermined range 46, it is determined that communication is in progress.
  • the 1 ⁇ 2N fiber selector 15-2 sequentially switches the optical couplers 14 to be connected and monitors the plurality of optical paths.
  • FIG. 6 A display example on the result display section 112 is shown in FIG. In FIG. 6, when the state of the optical path to be monitored is normal (time T 0 to time T 2 ), "normal” meaning a normal state determined by the state analysis unit 19 is displayed in the "monitoring state” column. are doing.
  • time T 3 When an abnormality occurs in the optical path to be monitored (time T 3 ), "abnormality” meaning the abnormal state determined by the state analysis section 19 is displayed in the "monitoring state” column, and the fault position estimating section 110
  • the “distance L (km)" of the determined fault position is displayed in the "Fault position estimation” column, and the "communicating” determined by the communication state analysis unit 111 is displayed in the "Communication state at time of fault” column.
  • a 1 ⁇ 2 optical switch may be applied instead of the 1 ⁇ 2 optical branch circuit 18.
  • the 1 ⁇ 2 optical branch circuit switches the connection between the 1st side terminal and one of the two 2nd side terminals. Applying a 1 ⁇ 2 optical switch eliminates optical branching loss.
  • the 1 ⁇ 2N fiber selector 15-2 When operating the OTDR 17, the 1 ⁇ 2N fiber selector 15-2 connects the switching source terminal to the third terminal of one of the plurality of optical couplers 14, and in conjunction, connects the second side of the 1 ⁇ 2 optical switch to the OTDR 17. Connecting.
  • the condition analysis unit 19 determines that an abnormality has occurred in the optical path, the 1 ⁇ 2N fiber selector 15-2 connects the switching source terminal to the fourth terminal of the same optical coupler 14, and in conjunction, switches the 1 ⁇ 2 optical switch.
  • the second side is switched to the light receiving circuit 113.
  • the communication state analysis unit 111 is switched to the light receiving circuit 113 and starts operating.
  • the communication state analysis section 111 may display the judgment result on the result display section 112 when the state analysis section 19 judges that an abnormality has occurred in the optical path, or may display the judgment result at all times.
  • the state analysis section 19, the fault position estimation section 110, and the communication state analysis section 111 are included in the optical path monitoring device 20.
  • the health of communication services can be confirmed by constantly monitoring optical fibers. Further, when an abnormality occurs, it is possible to confirm whether the upper side communication device 12 is communicating or waiting for communication.
  • FIG. 7 shows the configuration of the optical line monitoring system of the present disclosure.
  • the difference from the second embodiment is that a 2 ⁇ 2N fiber selector 15-3 is arranged in place of the 1 ⁇ 2N fiber selector 15-2 of the second embodiment.
  • the 2 ⁇ 2N fiber selector 15-3 switches and connects the third terminal of one of the plurality of optical couplers 14 to the first switching source terminal (number “1” in parentheses in FIG. 7).
  • One of the fourth terminals is switched and connected to the second switching source terminal (number “2" in parentheses in FIG. 7).
  • the 2 ⁇ 2N fiber selector 15-3 operates in conjunction to connect to the third and fourth terminals of the same optical coupler 14 from among the plurality of optical couplers 14.
  • the 1 ⁇ 2 optical branch circuit 18 of the second embodiment is unnecessary. Since the 1 ⁇ 2 optical branching circuit 18 is no longer necessary, the optical branching loss of the 1 ⁇ 2 optical branching circuit 18 is eliminated.
  • the OTDR 17 is connected to the first switching source terminal of the 2 ⁇ 2N fiber selector 15-3, and the light receiving circuit 113 is connected to the second switching source terminal of the 2 ⁇ 2N fiber selector 15-3.
  • the OTDR 17 is switched and connected to the third terminal of one of the plurality of optical couplers 14 via a 2 ⁇ 2N fiber selector 15-3, and the light receiving circuit 113 is connected to the same optical coupler via a 2 ⁇ 2N fiber selector 15-3. It is switched and connected to the fourth terminal of No. 14.
  • the operations of the OTDR 17, the state analysis section 19, the fault position estimation section 110, the light receiving circuit 113, and the communication state analysis section 111 are the same as in the first or second embodiment.
  • the 2 ⁇ 2N fiber selector 15-3 switches the sequentially connected optical couplers 14 and monitors the plurality of optical paths.
  • the 2 ⁇ 2N fiber selector 15-3 may be composed of two 1 ⁇ 2N fiber selectors. Even in this case, the two 1 ⁇ 2N fiber selectors are linked together so that the two 1 ⁇ 2N fiber selectors are connected to the third and fourth terminals of the same optical coupler 14 from among the plurality of optical couplers 14. It works.
  • the health of communication services can be confirmed by constantly monitoring optical fibers. Further, when an abnormality occurs, it is possible to confirm whether the upper side communication device 12 is communicating or waiting for communication.
  • the optical path monitoring device of the present disclosure can also be realized by a computer and a program.
  • a program to be executed by a computer can be recorded on a recording medium or can be provided through a communication network.
  • This disclosure can be applied to the information and communication industry.
  • Optical line 11-1 A section optical line 11-2: B section optical line 11-3: D section optical line 11-4: C section optical line 12: Upper communication equipment 13: Lower communication equipment 14: Optical coupler 15-1: 1 ⁇ N fiber selector 15-2: 1 ⁇ 2N fiber selector 15-3: 2 ⁇ 2N fiber selector 16: Optical test module 17: OTDR 18: 1 ⁇ 2 optical branch circuit 19: Status analysis unit 20: Optical line monitoring device 110: Fault position estimation unit 111: Communication status analysis unit 112: Result display unit 113: Light receiving circuit 114: Test light blocking filter

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

本開示は、第１端子からの光と第３端子からの試験光とを合流して第２端子から光線路に出力し、第２端子に入力される前記光線路からの後方散乱光を第３端子に分岐する複数の光カプラと、前記複数の光カプラのいずれかの前記第３端子を切替元端子に切替接続する１×Ｎ（Ｎは正整数）ファイバセレクタと、前記１×Ｎファイバセレクタの前記切替元端子に接続され、前記１×Ｎファイバセレクタを介して前記光カプラの前記第３端子に試験光を送出し、前記光カプラの前記第３端子からの後方散乱光を検出するＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）と、前記ＯＴＤＲからの距離－後方散乱光強度の時間変化を抽出し、前記時間変化が所定の大きさを超えたときに前記光線路に異常が発生したと判断する状態解析部と、前記時間変化が所定の大きさを超えた位置を障害位置と判定するか、又は、前記時間変化の距離微分がピークの位置を障害位置と判定する障害位置推定部と、を備えることを特徴とする光線路監視システムである。

Description

光線路監視システム、光線路監視装置及び光線路監視方法
　光線路を監視するシステム、装置及び方法に関する。
　コンピュータやスマートフォンなどの端末からインターネットへ接続し、テキストや画像、動画など多くの情報を取得可能である。光通信技術は多くの情報への接続を下支えし、局舎から利用者のアクセス区間や局舎から局舎の中継区間にて通信機器を当該区間の両端に設置し、光ファイバで接続することで高速かつ大容量のデータ伝送を実現している。
　光線路の健全性を確認する手段として、光学的評価法であるＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）法（例えば、特許文献１参照。）による距離損失測定が一般的である。ＯＴＤＲ法は光ケーブル内の光ファイバにパルス状の光を入射し、パルス状の光と逆向きに伝搬する後方散乱光の光強度を光ファイバ長手方向に検出することで、光ファイバの距離損失を測定する方法である。
　ＯＴＤＲ法は、光ケーブルを新たに敷設した際に試験を実施し、上部側通信機器及び下部側通信機器の設置前の光線路の健全性を確認しておくことで、利用者がサービス利用を希望した際に迅速な回線開通が可能となる。回線開通後においても災害時など迅速に光線路の健全性を確認する際にも有効な手段である。その際は通信機器と異なる波長のパルス状の光を用いることで、通信サービスへ影響を与えることなくインサービス試験が実施可能である（例えば、特許文献２参照。）。
　これは、上部側通信機器及び下部側通信機器の設置者と光ケーブルの敷設管理者が同じ場合、かつ、通信サービスが正常であると分かっている場合に、都度、試験で光線路の健全性を確認する方法である。通信サービスの異常発生は、上部側通信機器及び下部側通信機器の光信号の送受信の有無で確認する（例えば、特許文献３参照。）。
特開２００８－３０４２８９ 特開２００３－２２２５７３ 特開２０１２－２０５２９０
　しかし、平時において上部側通信機器及び下部側通信機器の設置者と光ケーブルの敷設管理者が異なる場合では、光ケーブルの敷設管理者からは通信サービスの異常発生のタイミングは分からない。上部側通信機器及び下部側通信機器の設置者が異常を検知した後、光ケーブルの敷設管理者へ連絡を行うと、異常発生から試験までにタイムラグが生じるため、迅速な復旧につながらない。また、異常発生時の通信サービス利用中の光回線の復旧の優先度が高いため、データ通信の状態を把握したい。
　そこで、本開示では、通信サービスの健全性を光ファイバの常時監視によって確認する光線路監視技術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、常時、ＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）で光線路を監視することとした。
　具体的には本開示は、
　第１端子からの光と第３端子からの試験光とを合流して第２端子から光線路に出力し、第２端子に入力される前記光線路からの後方散乱光を第３端子に分岐する複数の光カプラと、
　前記複数の光カプラのいずれかの前記第３端子を切替元端子に切替接続する１×Ｎ（Ｎは正整数）ファイバセレクタと、
　前記１×Ｎファイバセレクタの前記切替元端子に接続され、前記１×Ｎファイバセレクタを介して前記光カプラの前記第３端子に試験光を送出し、前記光カプラの前記第３端子からの後方散乱光を検出するＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）と、
　前記ＯＴＤＲからの距離－後方散乱光強度の時間変化を抽出し、前記時間変化が所定の大きさを超えたときに前記光線路に異常が発生したと判断する状態解析部と、
　前記時間変化が所定の大きさを超えた位置を障害位置と判定するか、又は、前記時間変化の距離微分がピークの位置を障害位置と判定する障害位置推定部と、
を備えることを特徴とする光線路監視システム
である。
　具体的には本開示は、
　第１端子からの光と第３端子からの試験光を合流して第２端子から光線路に出力し、第２端子に入力される前記光線路からの後方散乱光を第３端子に分岐し、前記第１端子からの光の一部を第４端子に分岐する複数の光カプラと、
　前記複数の光カプラのいずれかの前記第３端子か前記第４端子かを切替元端子に切替接続する１×２Ｎ（Ｎは正整数）ファイバセレクタと、
　前記１×２Ｎファイバセレクタの前記切替元端子に１側端子が接続される１×２光分岐回路と、
　前記１×２光分岐回路の２側端子の一方に接続され、前記１×２Ｎファイバセレクタを介して前記光カプラの前記第３端子に試験光を送出し、前記光カプラの前記第３端子からの後方散乱光を検出するＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）と、
　前記ＯＴＤＲからの距離－後方散乱光強度の時間変化を抽出し、前記時間変化が所定の大きさを超えたときに前記光線路に異常が発生したと判断する状態解析部と、
　前記時間変化が所定の大きさを超えた位置を障害位置と判定するか、又は、前記時間変化の距離微分がピークの位置を障害位置と判定する障害位置推定部と、
　前記１×２光分岐回路の２側端子の他方からの光を電気信号に変換する受光回路と、
　前記受光回路からの前記電気信号の信号強度の時間平均値が所定範囲内であれば通信待機中と判断し、所定範囲を超えると通信中と判断する通信状態解析部と、
を備えることを特徴とする光線路監視システム
である。
　具体的には本開示は、
　第１端子からの光と第３端子からの試験光を合流して第２端子から光線路に出力し、第２端子に入力される前記光線路からの後方散乱光を第３端子に分岐し、前記第１端子からの光の一部を第４端子に分岐する複数の光カプラと、
　前記複数の光カプラのいずれかの前記第３端子及び前記第４端子を連動してそれぞれ第１の切替元端子及び第２の切替元端子に切替接続する２×２Ｎ（Ｎは正整数）ファイバセレクタと、
　前記２×２Ｎファイバセレクタの前記第１の切替元端子に接続され、前記２×２Ｎファイバセレクタを介して前記光カプラの前記第３端子に試験光を送出し、前記光カプラの前記第３端子からの後方散乱光を検出するＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）と、
　前記ＯＴＤＲからの距離－後方散乱光強度の時間変化を抽出し、前記時間変化が所定の大きさを超えたときに前記光線路に異常が発生したと判断する状態解析部と、
　前記時間変化が所定の大きさを超えた位置を障害位置と判定するか、又は、前記時間変化の距離微分がピークの位置を障害位置と判定する障害位置推定部と、
　前記２×２Ｎファイバセレクタの前記第２の切替元端子に接続され、前記２×２Ｎファイバセレクタを介して前記光カプラの前記第４端子からの光を電気信号に変換する受光回路と、
　前記受光回路からの前記電気信号の信号強度の時間平均値が所定範囲内であれば通信待機中と判断し、所定範囲を超えると通信中と判断する通信状態解析部と、
を備えることを特徴とする光線路監視システム
である。
　具体的には本開示は、
　試験光を光線路に送出し、前記光線路からの後方散乱光を検出するＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）からの距離－後方散乱光強度の時間変化を抽出し、前記時間変化が所定の大きさを超えたときに前記光線路に異常が発生したと判断する状態解析部と、
　前記時間変化が所定の大きさを超えた位置を障害位置と判定するか、又は、前記時間変化の距離微分がピークの位置を障害位置と判定する障害位置推定部と、
を備えることを特徴とする光線路監視装置
である。
　具体的には本開示は、
　光を電気信号に変換する受光回路からの前記電気信号の信号強度の時間平均値が所定範囲内であれば通信待機中と判断し、所定範囲を超えると通信中と判断する通信状態解析部を、
さらに備えることを特徴とする。
　具体的には本開示は、
　試験光を光線路に出力する第１ステップと、
　前記光線路からの後方散乱光を検出し、距離－後方散乱光強度を測定する第２ステップと、
　測定した距離－後方散乱光強度の時間変化を抽出し、前記時間変化が所定の大きさを超えたときに前記光線路に異常が発生したと判断する第３ステップと、
　前記時間変化が所定の大きさを超えた位置を障害位置と判定するか、又は、前記時間変化の距離微分がピークの位置を障害位置と判定する第４ステップと、
を備えることを特徴とする光線路監視方法
である。
　具体的には本開示は、
コンピュータに上記記載の光線路監視装置を実現させるためのプログラム
である。
　本開示によれば、通信サービスの健全性を光ファイバの常時監視によって確認する光線路監視技術を提供することができる。
本開示の光線路監視システムの構成を示す。 本開示の光線路監視システムの動作を示す。 本開示の光線路監視システムの動作を示す。 本開示の光線路監視システムの構成を示す。 本開示の光線路監視システムの動作を示す。 本開示の光線路監視システムの動作を示す。 本開示の光線路監視システムの動作を示す。
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。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）
　本開示の光線路監視システムの構成を図１に示す。光線路１１は、上部側通信機器１２と光カプラ１４との間のＡ区間光線路１１－１、光カプラ１４と試験光遮断フィルタ１１４との間のＢ区間光線路１１－２及び光カプラ１４と１×Ｎ（Ｎは正整数、以下同様）ファイバセレクタ１５－１との間のＤ区間光線路１１－３を含む。光カプラ１４は、第１端子（図１の丸付き数字“１”）、第２端子（図１の丸付き数字“２”）及び第３端子（図１の丸付き数字“３”）を有する。光カプラ１４は、第１端子から入力される上部側通信機器１２からの光と第３端子から入力される試験光とを合流して第２端子からＢ区間光線路１１－２に出力し、第２端子に入力されるＢ区間光線路１１－２からの後方散乱光を第３端子に分岐する。
　複数本のＢ区間光線路１１－２を共通のＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）１７で監視するために、ＯＴＤＲ１７と複数の光カプラ１４との間には、１×Ｎファイバセレクタ１５－１が配置されている。１×Ｎファイバセレクタ１５－１はＤ区間光線路１１－３を介して、複数の光カプラ１４のうちのいずれかの第３端子とＯＴＤＲ１７とを切替接続する。
　ＯＴＤＲ１７は、１×Ｎファイバセレクタ１５－１の切替元端子（図１のカッコつき数字“１”）に接続され、１×Ｎファイバセレクタ１５－１を介してパルス状の試験光を光カプラ１４の第３端子から入力して、第２端子からＢ区間光線路１１－２に送出する。Ｂ区間光線路１１－２で発生したレイリー散乱による後方散乱光は光カプラ１４の第２端子から第３端子を経てＤ区間光線路１１－３を伝搬する。ＯＴＤＲ１７は１×Ｎファイバセレクタ１５－１を介して後方散乱光を検出する。ＯＴＤＲ１７は、パルス状の光を送出し、後方散乱光を検出するごとに、Ｂ区間光線路１１－２の距離に対する後方散乱光強度である距離－後方散乱光強度を測定する。ＯＴＤＲ１７とその周辺機器は光試験モジュール１６に含まれる。
　ＯＴＤＲ１７は、Ｂ区間光線路１１－２を常時、監視するために、上部側通信機器１２の利用する光と異なる波長の試験光を利用する。試験光が下部側通信機器１３に入力されないよう、試験光を遮断する試験光遮断フィルタ１１４がＢ区間光線路１１－２に配置される。試験光遮断フィルタ１１４は下部側通信機器１３の直前に配置されることが好ましい。
　状態解析部１９は、ＯＴＤＲ１７の測定した距離－後方散乱光強度の時間変化を抽出し、抽出した時間変化が所定の大きさを超えないときは光線路を正常と判断し、所定の大きさを超えたときに光線路に異常が発生したと判断する。判断結果を結果表示部１１２に表示する。
　障害位置推定部１１０は、状態解析部１９の抽出した時間変化が所定の大きさを超えた位置を障害位置と判定するか、又は、時間変化の距離微分がピークの位置を障害位置と判定する。障害位置推定部１１０は、状態解析部１９が光線路の異常を判定したときに動作してもよいし、常時、動作してもよい。状態解析部１９及び障害位置推定部１１０は、光線路監視装置２０に含まれる。
　本開示の光線路監視方法は、ＯＴＤＲ１７が試験光をＢ区間光線路１１－２に出力する第１ステップと、ＯＴＤＲ１７がＢ区間光線路１１－２からの後方散乱光を検出する第２ステップと、状態解析部１９がＯＴＤＲ１７の測定した距離－後方散乱光強度の時間変化を抽出し、その時間変化が所定の大きさを超えたときにＢ区間光線路１１－２に異常が発生したと判断する第３ステップと、障害位置推定部１１０が状態解析部１９の抽出した時間変化が所定の大きさを超えた位置を障害位置と判定するか、又は、前記時間変化の距離微分がピークの位置を障害位置と判定する第４ステップと、を備える。
　第１ステップでは、ＯＴＤＲ１７がパルス状の試験光をＢ区間光線路１１－２に出力する。試験光によって光ファイバ内ではレイリー散乱が発生し、レイリー散乱光のうち、元の方向に戻る後方散乱光が光ファイバ内を伝搬する。
　第２ステップでは、ＯＴＤＲ１７がＢ区間光線路１１－２からの後方散乱光を検出し、距離－後方散乱光強度を測定し、その結果を出力する。
　第３ステップでの動作を図２に示す。図２における後方散乱光強度の波形は全てイメージである。図２において、２１は時間Ｔ０の距離－後方散乱光強度測定結果、２２は時間Ｔ１の距離－後方散乱光強度測定結果、２３は時間Ｔ２の距離－後方散乱光強度測定結果、２４は時間Ｔ３の距離－後方散乱光強度測定結果、２５は時間Ｔ０と時間Ｔ１の距離－後方散乱光強度測定結果の光強度差、２６は時間Ｔ１と時間Ｔ２の距離－後方散乱光強度測定結果の光強度差、２７は時間Ｔ２と時間Ｔ３の距離－後方散乱光強度測定結果の光強度差、２８は時間Ｔ０と時間Ｔ１の距離－後方散乱光強度測定結果の光強度差（平均化処理後）、２９は時間Ｔ１と時間Ｔ２の距離－後方散乱光強度測定結果の光強度差（平均化処理後）、２１０は時間Ｔ２と時間Ｔ３の距離－後方散乱光強度測定結果の光強度差（平均化処理後）、２１１は閾値である。
　ＯＴＤＲ１７からの時間Ｔ０での距離－後方散乱光強度測定結果２１は被監視対象の光線路の始端から終端の距離に対するレイリー散乱による後方散乱光強度（例えば、対数表示）を表している。距離－後方散乱光強度測定結果２２及び２３、２４は、それぞれ、時間Ｔ1及び時間Ｔ2、時間Ｔ3での波形を示す。時間Ｔ０から時間Ｔ3は予め設定した時間間隔であり、図２では例として時間Ｔ3まで示しているが、被監視対象の光線路が監視下の間は一定の時間間隔で波形が取得される。
　次に、状態解析部１９は、連続して取得された２つの距離－後方散乱光強度の時間変化である光強度差を抽出する。例えば、距離－後方散乱光強度測定結果２１と距離－後方散乱光強度測定結果２２との時間変化は、時間Ｔ０と時間Ｔ１との光強度差２５となって現れる。光線路が正常の場合（時間Ｔ0～時間Ｔ2）、光強度差の時間方向の波形揺らぎは試験光のレーザ中心周波数や被監視対象の光線路の微小な変化により生じる。光強度差２５、光強度差２６及び光強度差２７ともに波形ゆらぎの要因は同じである。光線路に異常が発生した場合（時間Ｔ3）、障害位置以降の後方散乱光強度は低下する（距離－後方散乱光強度測定結果２４）。このときの光強度差２７は異常時（時間Ｔ3）と正常時（時間Ｔ2）の後方散乱光強度の時間変化となるため、障害位置を境に光強度差の値が変化する。状態解析部１９は、光強度差が所定の値（閾値）を超えたときに、光線路に異常が発生したと判断する。
　図２に示すように、光強度差２５、光強度差２６及び光強度差２７は波形ゆらぎを含む。これらの波形ゆらぎを抑制するため、光線路の距離方向に平均化処理を行ってもよい。図２における平均処理後の光強度差２８、光強度差２９及び光強度差２１０は、 全長Ｌｍの光線路に対して距離方向にＬ個の光強度差の値（Ｐ）を始端から抽出した。但し、ＰはＬ個の光強度差の値（Ｐ）を区別する添え字である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 数式１を光線路長手方向の全ての光強度差で繰り返し演算する。このときの繰り返し回数はＬｍ／Ｌである。上記は一般的な算術平均であるが、移動平均処理でもよい。
　状態解析部１９は、平均化処理後の光強度差の値が、予め設定した閾値２１１を超えた場合に、光線路に異常が発生したと判断してもよい。１×Ｎファイバセレクタ１５－１は順次、接続する光カプラ１４を切替えて、複数本の光線路を監視する。
　第４ステップでの動作を図３に示す。図３において、２１０は平均処理後の光強度差、３１は導関数、３２は導関数のピーク位置である。障害位置推定部１１０は、距離－後方散乱光強度の時間変化である光強度差が所定の大きさ（閾値２１１）を超えた位置を障害位置と判定するか、又は、光強度差の距離微分がピークの位置を障害位置と判定する。
　光強度差の距離微分がピークの位置を障害位置と判定する場合、図３の平均化処理後の光強度差２１０を距離微分した導関数３１を演算する。平均化処理後の光強度差（Ｐ）の離散的距離微分
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 を演算することで光線路長手方向の導関数３１を得る。障害位置を境に光強度差の値が最も大きく変化（傾きが最大）となるため、導関数３１のピーク位置３２を検出し、最大値を障害位置と判定する。
　以上説明したように、本開示の光線路監視システム、光線路監視装置及び光線路監視方法によれば、通信サービスの健全性を光ファイバの常時監視によって確認することができる。
（実施形態２）
　本開示の光線路監視システムの構成を図４に示す。光線路１１は、上部側通信機器１２と光カプラ１４との間のＡ区間光線路１１－１、光カプラ１４と試験光遮断フィルタ１１４との間のＢ区間光線路１１－２、光カプラ１４と１×２Ｎファイバセレクタ１５－２との間のＤ区間光線路１１－３及び光カプラ１４と１×２Ｎファイバセレクタ１５－２との間のＣ区間光線路１１－４を含む。光カプラ１４は、第１端子（図４の丸付き数字“１”）、第２端子（図４の丸付き数字“２”）、第３端子（図４の丸付き数字“３”）及び第４端子（図４の丸付き数字“４”）を有する。光カプラ１４は、第１端子から入力される上部側通信機器１２からの光と第３端子から入力される試験光とを合流して第２端子からＢ区間光線路１１－２に出力し、第２端子に入力されるＢ区間光線路１１－２からの後方散乱光を第３端子に分岐し、第１端子から入力される上部側通信機器１２からの光の一部を第４端子に分岐する。
　複数本のＢ区間光線路１１－２を監視するために、１×２Ｎファイバセレクタ１５－２が配置されている。１×２Ｎファイバセレクタ１５－２はＤ区間光線路１１－３又はＣ区間光線路１１－４を介して、複数の光カプラ１４のうちのいずれかの第３端子か第４端子を１×２Ｎファイバセレクタ１５－２の切替元端子（図４のカッコつき数字“１”）に切替接続する。１×２Ｎファイバセレクタ１５－２は、ＯＴＤＲ１７を動作させるときは、切替元端子を複数の光カプラ１４のうちのいずれかの第３端子に接続し、受光回路１１３を動作させるときは、切替元端子を同じ光カプラ１４の第４端子に接続する。
　１×２光分岐回路１８は、１側端子と２つの２側端子を有し、１側端子からの光を２つの２側端子に分岐し、２つの２側端子からの光を１側端子に合流する。１側端子が１×２Ｎファイバセレクタ１５－２の切替元端子に接続され、２側端子の一方にＯＴＤＲ１７が接続され、２側端子の他方に受光回路１１３が接続される。ＯＴＤＲ１７は１×２光分岐回路１８の２側端子の一方を介してパルス状の試験光を送出し、後方散乱光を検出する。
　ＯＴＤＲ１７、状態解析部１９及び障害位置推定部１１０の動作は実施形態１と同様である。まず、ＯＴＤＲ１７が複数の光カプラ１４のうちのいずれかの第３端子に接続して動作する。次に、状態解析部１９が光線路に異常が発生したと判断すると、１×２Ｎファイバセレクタ１５－２は、切替元端子を同じ光カプラ１４の第４端子に接続する。
　受光回路１１３は、１×２光分岐回路１８の２側端子の他方を介して上部側通信機器１２からの光を電気信号に変換する。１×２光分岐回路１８、ＯＴＤＲ１７及び受光回路１１３は光試験モジュール１６に含まれる。
　通信状態解析部１１１は、受光回路１１３からの電気信号の信号強度の時間平均値が所定範囲内であれば通信待機中と判断し、所定範囲を超えると通信中と判断する。通信状態解析部１１１の動作を図５に示す。図５において、４２は周期的なディジタルデータを示す受光回路１１３からの電気信号、４３はその電気信号の平均の絶対値、４４はランダムなディジタルデータを示す受光回路１１３からの電気信号、４５はその電気信号の平均の絶対値、４６は変化幅の範囲、４７は時間Ｔ3における電気信号の平均の絶対値である。
　上部側通信機器１２と下部側通信機器１３との間でデータ転送がされていない場合（通信待機中）は、受光回路１１３からの電気信号は４２のように周期的なディジタルデータとなるため、電気信号の平均の絶対値は４３のように時間的に一定となる。
　一方、上部側通信機器１２と下部側通信機器１３との間でデータ転送がされている場合（通信中）は、受光回路１１３からの電気信号は４４のように通信状態を示すランダムなディジタルデータとなるため、電気信号の平均値の絶対値は４５のように時間的に変化する。その変化幅が予め設定した所定範囲内４６の場合、通信待機中と判断し、所定範囲４６を超える場合、通信中と判断する。例えば、時間Ｔ3の電気信号の平均値の絶対値４７は所定範囲４６を超えているため、通信中と判断する。１×２Ｎファイバセレクタ１５－２は順次、接続する光カプラ１４を切替えて、複数の光線路を監視する。
　結果表示部１１２での表示例を図６に示す。図６では、被監視対象の光線路の状態が正常の場合（時間Ｔ0～時間Ｔ2）、状態解析部１９の判断する正常状態を意味する「正常」を「監視状態」の欄に表示している。被監視対象の光線路に異常が発生した場合（時間Ｔ3）、状態解析部１９の判断する異常状態を意味する「異常」を「監視状態」の欄に表示し、障害位置推定部１１０で判定した障害位置の「距離Ｌ（ｋｍ）」を「障害位置推定」の欄に表示し、通信状態解析部１１１の判断した「通信中」を「障害時通信状態」の欄に表示する。
　図４において、１×２光分岐回路１８に替えて１×２光スイッチを適用してもよい。１×２光分岐回路は１側端子と２つの２側端子のどちらかとの接続を切替える。１×２光スイッチを適用すると光分岐損失がなくなる。ＯＴＤＲ１７を動作させるときは、１×２Ｎファイバセレクタ１５－２が切替元端子を複数の光カプラ１４のいずれかの第３端子に接続し、連動して１×２光スイッチの２側をＯＴＤＲ１７に接続する。状態解析部１９が光線路に異常が発生したと判断すると、１×２Ｎファイバセレクタ１５－２が切替元端子を同じ光カプラ１４の第４端子に接続し、連動して１×２光スイッチの２側を受光回路１１３に切替える。受光回路１１３に切替えられて、通信状態解析部１１１が動作を開始する。
　通信状態解析部１１１は、状態解析部１９が光線路に異常が発生したと判断したときに結果表示部１１２に判断結果を表示してもよいし、常時、判断結果を表示してもよい。状態解析部１９、障害位置推定部１１０及び通信状態解析部１１１は、光線路監視装置２０に含まれる。
　以上説明したように、本開示の光線路監視システム、光線路監視装置及び光線路監視方法によれば、通信サービスの健全性を光ファイバの常時監視によって確認することができる。また、異常発生時に上部側通信機器１２の通信中又は通信待機中を確認することができる。
（実施形態３）
　本開示の光線路監視システムの構成を図７に示す。実施形態２との違いは、実施形態２の１×２Ｎファイバセレクタ１５－２に替えて、２×２Ｎファイバセレクタ１５－３が配置されている。２×２Ｎファイバセレクタ１５－３は複数の光カプラ１４のいずれかの第３端子を第１の切替元端子（図７のカッコつき数字“１”）に切替接続し、複数の光カプラ１４のいずれかの第４端子を第２の切替元端子（図７のカッコつき数字“２”）に切替接続する。２×２Ｎファイバセレクタ１５－３は、複数の光カプラ１４の中から同じ光カプラ１４の第３端子及び第４端子に接続されるよう連動して動作する。
　２×２Ｎファイバセレクタ１５－３の配置により、実施形態２の１×２光分岐回路１８は不要となる。１×２光分岐回路１８が不要となったことにより、１×２光分岐回路１８の光分岐損失がなくなる。ＯＴＤＲ１７は２×２Ｎファイバセレクタ１５－３の第１の切替元端子に接続され、受光回路１１３は２×２Ｎファイバセレクタ１５－３の第２の切替元端子に接続される。ＯＴＤＲ１７は２×２Ｎファイバセレクタ１５－３を介して複数の光カプラ１４のうちのいずれかの第３端子に切替接続され、受光回路１１３は２×２Ｎファイバセレクタ１５－３を介して同じ光カプラ１４の第４端子に切替接続される。
　ＯＴＤＲ１７、状態解析部１９、障害位置推定部１１０、受光回路１１３及び通信状態解析部１１１の動作は実施形態１又は２と同様である。
　２×２Ｎファイバセレクタ１５－３は、順次接続する光カプラ１４を切替えて、複数の光線路を監視する。２×２Ｎファイバセレクタ１５－３は、２台の１×２Ｎファイバセレクタで構成してもよい。この場合でも、２台の１×２Ｎファイバセレクタは複数の光カプラ１４の中から同じ光カプラ１４の第３端子及び第４端子に接続されるよう、２台の１×２Ｎファイバセレクタが連動して動作する。
　以上説明したように、本開示の光線路監視システム、光線路監視装置及び光線路監視方法によれば、通信サービスの健全性を光ファイバの常時監視によって確認することができる。また、異常発生時に上部側通信機器１２の通信中又は通信待機中を確認することができる。
　本開示の光線路監視装置はコンピュータとプログラムによっても実現できる。コンピュータに実行させるプログラムを記録媒体に記録することも、通信ネットワークを通して提供することも可能である。
　本開示は情報通信産業に適用することができる。
１１：光線路
１１－１：Ａ区間光線路
１１－２：Ｂ区間光線路
１１－３：Ｄ区間光線路
１１－４：Ｃ区間光線路
１２：上部側通信機器
１３：下部側通信機器
１４：光カプラ
１５－１：１×Ｎファイバセレクタ
１５－２：１×２Ｎファイバセレクタ
１５－３：２×２Ｎファイバセレクタ
１６：光試験モジュール
１７：ＯＴＤＲ
１８：１×２光分岐回路
１９：状態解析部
２０：光線路監視装置
１１０：障害位置推定部
１１１：通信状態解析部
１１２：結果表示部
１１３：受光回路
１１４：試験光遮断フィルタ

Claims (7)

  1. 　第１端子からの光と第３端子からの試験光とを合流して第２端子から光線路に出力し、第２端子に入力される前記光線路からの後方散乱光を第３端子に分岐する複数の光カプラと、
    　前記複数の光カプラのいずれかの前記第３端子を切替元端子に切替接続する１×Ｎ（Ｎは正整数）ファイバセレクタと、
    　前記１×Ｎファイバセレクタの前記切替元端子に接続され、前記１×Ｎファイバセレクタを介して前記光カプラの前記第３端子に試験光を送出し、前記光カプラの前記第３端子からの後方散乱光を検出するＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）と、
    　前記ＯＴＤＲからの距離－後方散乱光強度の時間変化を抽出し、前記時間変化が所定の大きさを超えたときに前記光線路に異常が発生したと判断する状態解析部と、
    　前記時間変化が所定の大きさを超えた位置を障害位置と判定するか、又は、前記時間変化の距離微分がピークの位置を障害位置と判定する障害位置推定部と、
    を備えることを特徴とする光線路監視システム。
  2. 　第１端子からの光と第３端子からの試験光を合流して第２端子から光線路に出力し、第２端子に入力される前記光線路からの後方散乱光を第３端子に分岐し、前記第１端子からの光の一部を第４端子に分岐する複数の光カプラと、
    　前記複数の光カプラのいずれかの前記第３端子か前記第４端子かを切替元端子に切替接続する１×２Ｎ（Ｎは正整数）ファイバセレクタと、
    　前記１×２Ｎファイバセレクタの前記切替元端子に１側端子が接続される１×２光分岐回路と、
    　前記１×２光分岐回路の２側端子の一方に接続され、前記１×２Ｎファイバセレクタを介して前記光カプラの前記第３端子に試験光を送出し、前記光カプラの前記第３端子からの後方散乱光を検出するＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）と、
    　前記ＯＴＤＲからの距離－後方散乱光強度の時間変化を抽出し、前記時間変化が所定の大きさを超えたときに前記光線路に異常が発生したと判断する状態解析部と、
    　前記時間変化が所定の大きさを超えた位置を障害位置と判定するか、又は、前記時間変化の距離微分がピークの位置を障害位置と判定する障害位置推定部と、
    　前記１×２光分岐回路の２側端子の他方からの光を電気信号に変換する受光回路と、
    　前記受光回路からの前記電気信号の信号強度の時間平均値が所定範囲内であれば通信待機中と判断し、所定範囲を超えると通信中と判断する通信状態解析部と、
    を備えることを特徴とする光線路監視システム。
  3. 　第１端子からの光と第３端子からの試験光を合流して第２端子から光線路に出力し、第２端子に入力される前記光線路からの後方散乱光を第３端子に分岐し、前記第１端子からの光の一部を第４端子に分岐する複数の光カプラと、
    　前記複数の光カプラのいずれかの前記第３端子及び前記第４端子を連動してそれぞれ第１の切替元端子及び第２の切替元端子に切替接続する２×２Ｎ（Ｎは正整数）ファイバセレクタと、
    　前記２×２Ｎファイバセレクタの前記第１の切替元端子に接続され、前記２×２Ｎファイバセレクタを介して前記光カプラの前記第３端子に試験光を送出し、前記光カプラの前記第３端子からの後方散乱光を検出するＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）と、
    　前記ＯＴＤＲからの距離－後方散乱光強度の時間変化を抽出し、前記時間変化が所定の大きさを超えたときに前記光線路に異常が発生したと判断する状態解析部と、
    　前記時間変化が所定の大きさを超えた位置を障害位置と判定するか、又は、前記時間変化の距離微分がピークの位置を障害位置と判定する障害位置推定部と、
    　前記２×２Ｎファイバセレクタの前記第２の切替元端子に接続され、前記２×２Ｎファイバセレクタを介して前記光カプラの前記第４端子からの光を電気信号に変換する受光回路と、
    　前記受光回路からの前記電気信号の信号強度の時間平均値が所定範囲内であれば通信待機中と判断し、所定範囲を超えると通信中と判断する通信状態解析部と、
    を備えることを特徴とする光線路監視システム。
  4. 　試験光を光線路に送出し、前記光線路からの後方散乱光を検出するＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）からの距離－後方散乱光強度の時間変化を抽出し、前記時間変化が所定の大きさを超えたときに前記光線路に異常が発生したと判断する状態解析部と、
    　前記時間変化が所定の大きさを超えた位置を障害位置と判定するか、又は、前記時間変化の距離微分がピークの位置を障害位置と判定する障害位置推定部と、
    を備えることを特徴とする光線路監視装置。
  5. 　光を電気信号に変換する受光回路からの前記電気信号の信号強度の時間平均値が所定範囲内であれば通信待機中と判断し、所定範囲を超えると通信中と判断する通信状態解析部を、
    さらに備えることを特徴とする請求項４に記載の光線路監視装置。
  6. 　試験光を光線路に出力する第１ステップと、
    　前記光線路からの後方散乱光を検出し、距離－後方散乱光強度を測定する第２ステップと、
    　測定した距離－後方散乱光強度の時間変化を抽出し、前記時間変化が所定の大きさを超えたときに前記光線路に異常が発生したと判断する第３ステップと、
    　前記時間変化が所定の大きさを超えた位置を障害位置と判定するか、又は、前記時間変化の距離微分がピークの位置を障害位置と判定する第４ステップと、
    を備えることを特徴とする光線路監視方法。
  7. 　コンピュータに請求項４又は５に記載の光線路監視装置を実現させるためのプログラム。
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