JP3611631B2 - 線路監視方法および線路監視装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、少なくとも上り、下り一対の光ファイバを伝送路とし、所定距離毎に該一対の光ファイバを伝搬する光信号を増幅する光増幅器を有する光中継器を設置して、光信号の伝送を行う光増幅伝送システムにおける線路監視方法および線路監視装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバを用いる光通信システムは、光海底ケーブルシステムのような長距離伝送システムに採用されているが、このような光海底ケ−ブルシステムに障害が生じた場合、その伝送容量が大きいことから情報化社会に与える影響が大きいため、早急に復旧することが必要である。
光海底ケーブルシステムは、一般に光中継器と光ケーブルにより構成されているが、漁労や船錨など人為的にケ−ブルが破損したり、光中継器においては電気回路が故障することが考えられる。このような障害を早期に復旧するためには、光ケーブルや中継器の障害発生位置を正確に知ることが重要である。
【０００３】
ところで、光通信システムでは、中継器において光ファイバを伝搬してきた光信号を電気信号に変換して波形整形および再生処理を行い、再び光信号に変換して送出する再生中継方式が、従来採用されていたが、近年、光ファイバを伝搬してきた光信号を光増幅器によりそのまま光増幅して送出する光増幅中継伝送システムが開発されている。
【０００４】
このような光増幅中継伝送システムの光信号を再生中継することなくそのまま光増幅するという特徴を利用した線路監視方法として、光折り返し法が知られている（例えば、特開平６−２０４９４９号公報を参照されたい。）。
この方法は、光中継器から、常時、監視用の折り返し信号を伝送路を介して帰還することにより、障害が発生した中継区間を検出することのできる監視方法であり、光折り返し法を図７を参照しながら説明するが、この光折り返し法は、伝送路の一方を伝搬する監視信号の重畳された光信号を、他方の前記伝送路に所定量減衰された折り返し信号として折り返えすことにより、中継器や中継器間の光ファイバの障害発生を検出することができるようにしたものである。
【０００５】
図７（ａ）において、３ａ〜３ｎは光ファイバ伝送路７，８の所定距離毎に設けられている光中継器、４ａ〜４ｎおよび５ａ〜５ｎは光中継器３ａ〜３ｎ内に設けられている光増幅器、７は上り回線を構成する光ファイバ伝送路、８は下り回線を構成する光ファイバ伝送路、９ａ〜９ｎはループバック回路である。
このように構成された光増幅中継伝送システムにおいて、図示しない各端局における送信設備は、送信伝送信号に監視信号を重畳した光信号をそれぞれ上り、下り伝送路７、８に送出する。上り、下り伝送路７、８に送出された各光信号は、各光中継器４ａ〜４ｎ、５ａ〜５ｎにおいて繰り返し光増幅されながら、それぞれ対応する図示しない端局の受信設備に伝搬される。この伝搬された光信号は、各光中継器３ａ〜３ｎ内に設けられたループバック回路９ａ〜９ｎを介して所定量減衰され、対向する光ファイバ伝送路８、７に伝搬され、図示しないそれぞれの送信側の端局の受信設備に折り返される。
【０００６】
次に、同図（ｂ）に光中継器３の詳細を示すが、光ファイバ伝送路７を伝搬して来た光信号は増幅器４により増幅された後、第１の光カップラ９１を介して光ファイバ伝送路７に送出されて、次段の光中継器に伝搬されていく。一方、第１の光カップラ９１により減衰されて分岐された光信号は第１のアッテネータ９４によりさらに減衰されて、第２の光カップラ９２に入力される。そして、第２の光カップラ９２によりさらに減衰されて光ファイバ伝送路８にループバック信号として折り返される。
【０００７】
この第１の光カップラ９１及び第２の光カップラ９２の結合減衰量は１０ｄＢとされ、第１のアッテネータの減衰量を２５ｄＢとしたとき、光ファイバ伝送路７を伝搬した光信号は４５ｄＢ減衰されて光ファイバ伝送路８にループバック信号として折り返される。また、光ファイバ伝送路８を伝搬して来た光信号は、第２の光カップラ９２、アッテネータ９３、及び第１の光カップラ９１を介して同様に４５ｄＢ減衰されて光ファイバ伝送路７にループバック信号として折り返されるようになる。
【０００８】
この場合、端局における受信設備において、折り返し信号から監視信号を抽出して、その強度を観測することにより、中継器や光ファイバの障害が発生した中継区間の検出が可能となる。本説明では、折り返し信号から監視信号を抽出する手段として、送信設備において送信伝送信号に重畳した監視信号と同じ信号と、受信された折り返し信号との自己相関係数を求める方法を用いる。図８は、受信設備において観測される監視信号の強度波形の実験結果の一例を表したものである。これは、約８５ｋｍ毎に１２台の中継器が設置された長さ約１０００ｋｍの光増幅中継システムを対象としたものであり、この図において、縦軸は受信されたループバック信号のレベル（Ｌｏｏｐｂａｃｋ Ｌｅｖｅｌ）、横軸は伝搬遅延時間（Ｄｅｌａｙ ）、すなわち遅延量が小さい側が自局、大きい側が相手局である。この時の中継器までの距離Ｌは、
Ｌ＝３×１０８ ／光ファイバの伝搬速度係数（約１．４７）×遅延量／２
と表される。
【０００９】
この波形をみると、各中継器の設置位置に相当する遅延時間位置に大きな信号の波形が観測されている。このピークが各中継器からの折り返し信号成分であり、中継器位置に相当するピークのレベルを連続的に測定（監視）することによって、例えばこのレベルが光ファイバ敷設直後のレベルと比べてどのくらい変動しているかを調べることによって、中継器や光ファイバの障害を検出することができる。
【００１０】
例を上げて説明すると、例えば図８に示す中継器位置に相当するピークに付された番号を中継器番号としたとき、中継器８と中継器９の間の光海底ケーブルが漁労等により切断されたとする。この場合、中継器９からはループバック信号が戻ってこないため、中継器８に接続された光ファイバ以降に障害が発生したことが分かる。そして、同じ測定を相手端局から行うと、中継器９からのループバック信号は戻ってくるが、中継器８からのループバック信号が戻ってこないようになるので、これにより中継器８と中継器９との間の光ファイバに障害が発生したことが分かる。
【００１１】
ところで、光増幅中継伝送システムでは、一般にシステムの波長対利得特性が最良となる波長域で伝送すること、及びシステムの波長分散特性が零に近い波長域で光信号を伝搬させることが最良の伝送特性を得るために有効である。しかしながら、システムの波長対利得特性を制御することは困難なため、波長対利得特性が最良である波長域において波長分散特性が零程度となるよう光ファイバを最適配置することが一般に行われており、ゆえに、光増幅中継伝送システムにおいて対向線路を伝搬する光信号は同一波長の光信号とされている。
【００１２】
したがって、折り返し信号は、本線信号と同一の波長の光信号となり、本線信号からみればノイズとなることから、折り返し信号が本線伝送信号の再生に悪影響を与えることがないように、折り返し信号を充分に減衰させる必要がある。
このため、前記したようにループバック回路９ａ〜９ｎは、光信号に約４５ｄＢの減衰を与えてループバックするように構成されている。
【００１３】
一方、折り返し信号に含まれる監視信号を抽出するときは、対向局から送出された同一波長の強力な本線信号から微弱な折り返し信号を抽出しなければならないことになる。そこで、そのための装置として図９に示すような本線信号除去装置が本出願人により提案されている（特開平６−１６４５０３号公報参照）。
この図において、５１は光信号を電気信号に変換する受光器、５２は受光器５１の出力を増幅する増幅器、５３は増幅器５２の出力を二分岐する分配回路、５４は分岐回路５３により分岐された一方の信号を増幅するとともに波形整形を行う等化増幅器、５５は等化増幅器５４の出力からタイミング信号を抽出するタイミング抽出回路、５６はタイミング抽出回路５５から供給されるタイミング信号に基いて、等化増幅回路５４の出力から本線伝送信号を再生する識別再生回路である。
【００１４】
また、５７は分配回路５３により分岐された他方の信号が入力される低域フィルタ、５８は低域フィルタ５７の出力信号の位相を調整するための移相器、５９は移相器５８の出力信号の振幅を調整するための減衰器、６０は識別再生回路５６の出力である再生信号が入力される低域フィルタ、６１は低域フィルタ６０の出力信号の位相を調整するための移相器、６２は移相器６１の出力信号の振幅を調整するための減衰器、６３は減衰器５９の出力と減衰器６２の出力とを差動合成する差動合成器、６４は差動合成器６３の出力から監視信号を抽出するための帯域フィルタである。
【００１５】
このように構成された端局受信設備において、光ファイバ伝送路から入力される監視信号を含む折り返し信号が重畳された本線信号は、受光器５１において電気信号に変換され、増幅器５２において増幅された後、分配回路５３によって二つに分岐される。そのうちの一方の信号から、等化増幅器５４、タイミング抽出回路５５および識別再生回路５６を用いて、本線伝送信号が再生される。この本線伝送信号の再生過程で、本線信号に重畳されていた監視信号を含む微弱な折り返し信号は除去されるようになる。
【００１６】
なお、再生された識別再生回路５６の出力とタイミング抽出回路５５の出力は通常の通信サービスに供される。一方、分配回路５３の他方の出力信号は低域フィルタ５７、移相器５８および減衰器５９を介して差動合成器６３の一方の入力に供給される。また、識別再生回路５６の出力である再生された本線伝送信号は低域フィルタ６０にも供給され、さらに移相器６１および減衰器６２を介して差動合成器６３の他方の入力に供給される。
したがって、差動合成器６３の出力は、減衰器５９から入力される折り返し信号と本線伝送信号成分と、減衰器６２から入力される再生された本線伝送信号成分のみの信号との差の信号となり、本線伝送信号成分は除去され、折り返し信号成分のみが出力される。この出力信号を帯域フィルタ６４を介して取り出すことにより、良好なＳ／Ｎの折り返し信号を抽出することができる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
前述した光折り返し法は、中継器構成が簡単で容易に線路監視を行えるものであるが、折り返し信号のレベルは本線信号に比べ非常に微弱であり、かつ、折り返し信号と本線信号とが同一の波長の光信号であることから、端局受信設備において前記図９に示したような複雑な構成で、かつ高価な本線信号除去装置を必要とするという問題点があった。
また、このように構成しても、検出された折り返し信号レベルが小さいために、測定を繰り返し行い、演算による積算平均化処理を行うことが必要であり、障害発生位置の検出に約２時間以上という長い時間を要するという問題があった。特に、伝送容量を増大させるために、一本の光ファイバに多数の光信号を多重化して伝送する光周波数多重方式を採用したときには、各波長スロット毎に本線信号除去装置を設けることが必要となり、端局受信設備の構成が非常に複雑なものとなるという問題点があった。
【００１８】
そこで、本発明は、本線信号の伝送特性の劣化を招くことなく、簡単な構成で短時間に障害発生位置を検出できる、光増幅中継伝送システムにおける監視方法および監視装置を提供することを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の線路監視方法は、少なくとも上り、下り一対の伝送路を構成する光ファイバの所定距離毎に、前記光ファイバを伝搬する光信号を増幅する光中継手段が設けられ、該光中継手段において、前記伝送路の一方を伝搬する光信号が、他方の前記伝送路に所定量減衰された折り返し信号として折り返されており、前記伝送路の両端に設けられた端局装置内の一方の端局送信設備から前記伝送路の一方に送出される前記光信号の波長と、他方の端局送信設備から前記伝送路の他方に送出される前記光信号の波長とが異なる波長に設定されており、各端局受信設備は、前記伝送路から入力された前記中継手段により折り返された前記折り返し信号を抽出して前記伝送路の状態を監視するようにしたものである。
【００２０】
また、前記線路監視方法において、前記伝送路に送出される前記光信号に監視信号が重畳されており、該監視信号を検出することにより前記伝送路の状態を監視するようにしたものであり、
さらに、前記伝送路に送出される複数の前記光信号が光周波数多重されているようにしたものであり、
さらにまた、前記監視信号が、少なくとも上り伝送路の１つの前記光信号に重畳されていると共に、少なくとも下り伝送路の１つの前記光信号に重畳されているようにしたものであり、
さらにまた、前記伝送路の一方を伝搬する光信号と、前記伝送路の他方を伝搬する前記光信号とが、光濾波手段により互いに分離できる波長間隔となるように、波長がずらされているようにしたものであり、
さらにまた、前記光信号に重畳される監視信号の搬送波周波数が、前記上り伝送路あるいは下り伝送路に送出される前記光信号毎に、それぞれ異なって設定されるようにしたものである。
【００２１】
また、本発明の線路監視方法を具現化した線路監視装置は、少なくとも上り、下り一対の光ファイバからなる伝送路と、該伝送路の所定距離毎に設置される前記光ファイバを伝搬する光信号を増幅する光増幅器を有する光中継器と、前記伝送路の両端にそれぞれ設けられた、端局送信設備と端局受信設備からなる端局装置とを備え、前記端局送信設備の一方は、前記光信号を本線信号として上り伝送路へ送出し、前記端局送信設備の他方は、前記端局送信設備の一方が送信する前記光信号の波長とは異なる波長の、前記光信号を本線信号として下り伝送路へ送出するようにされており、前記端局受信設備は、前記伝送路から伝搬されてきた前記光信号から前記光中継器において折り返された折り返し信号を抽出して前記伝送路の状態を監視する監視装置とを有し、前記光中継器には、前記伝送路の一方を伝搬する前記光信号を、前記伝送路の他方に所定レベル減衰して折り返す、前記折り返し信号を生成する光折り返し回路が設けられているようにしたものである。
【００２２】
次に、前記線路監視装置において、前記伝送路に送出される前記光信号に監視信号が重畳されており、該監視信号を検出することにより、前記監視装置は前記伝送路の状態を監視するようにしたものであり、
さらに、前記光信号に重畳される監視信号の搬送波周波数が、前記上り伝送路あるいは下り伝送路に送出される前記光信号毎に、それぞれ異なって設定されるようにしたものであり、
さらにまた、前記端局送信設備は少なくとも１つ以上の光送信器を備え、前記上り伝送路あるいは前記下り伝送路に送出される前記光信号のうち少なくとも一方が光周波数多重されているようにしたものであり、
さらにまた、前記端局送信設備における前記光送信器のうちの少なくとも１つの光送信器が前記光信号に前記監視信号を重畳して前記伝送路へ送出するようにしたものであり、
さらにまた、前記端局送信設備の一方が送信する光信号と、前記端局送信設備の他方が送信する前記光信号とが、光帯域フィルタにより互いに分離できる波長間隔となるように、波長がずらされているようにしたものである。
【００２３】
【作用】
本発明によれば、上り回線と下り回線とで使用する光信号の波長を、互いに異なるようにしたため、折り返し信号と対向する本線信号との波長が重なることがなくなり、折り返し信号が対向する本線信号に影響することはなく、かつ、分波するだけの簡単な構成で監視信号を検出することができる。さらに、折り返し信号と本線信号は干渉することがないため折り返し信号のレベルを従来より大きくすることができるため、障害発生位置の検出に要する時間も短縮することができる。なお、上り回線と下り回線とで光信号の波長を異ならせることにより必ずしも最良の伝送特性を得られなくなるが、異ならせる波長間隔はわずかであり、それによるＳ／Ｎ比の劣化は無視できる程度に小さく、実用上の問題が生じることはない。
【００２４】
【実施例】
本発明の光増幅中継伝送システムにおける線路監視方法を具現化した線路監視装置の一実施例の構成を図１〜図６に示し、これらの図を参照しながら本発明の説明を行う。
図１は、本発明を適用する光増幅中継伝送システムの全体構成図である。
図１において、１および２は端局、１１および２１はそれぞれ端局１，２内の送信設備、１２および２２はそれぞれ端局１，２内の受信設備である。３ａ〜３ｎは光中継器であり、すべて同一の構成を有しているが、図中には光中継器３ａの内部構成のみを代表的に示している。
【００２５】
この光中継器３ａ〜３ｎは、上り回線用の光増幅器４ａ〜４ｎ、下り回線用の光増幅器５ａ〜５ｎ、および上り回線と下り回線の間に光折り返し回路６ａ〜６ｎをそれぞれ有している。
各光折り返し回路６ａ〜６ｎは、上り回線用の光増幅器４ａ〜４ｎの出力側に設置された第１分岐・結合用光カプラ６１ａ〜６１ｎ、下り回線用の光増幅器５ａ〜５ｎの出力側に設置された第２分岐・結合用光カプラ６２ａ〜６２ｎ、および、第１分岐・結合用光カプラ６１ａ〜６２ｎにそれぞれ接続され、本線信号および後方散乱光を対向線路を介して帰還させるための中間介接用光カプラ６３ａ〜６４ｎにより構成されている。また、７ａ〜７（ｎ＋１）および８ａ〜８（ｎ＋１）は、それぞれ、上り回線および下り回線を構成する光ファイバ伝送路である。
【００２６】
このように構成された光増幅中継伝送システムにおいて、各端局送信設備１１および２１は、監視信号を本線信号に重畳して送信している。その詳細は図３とともに後述するが、Ｍ系列のＰＮ信号が監視信号として使用され、このＰＮ信号で監視信号の搬送波が位相変調された後、この位相変調波が本線信号により振幅変調されることにより、本線信号に監視信号が重畳されて伝送路７ａまたは８（ｎ＋１）に送出される。
【００２７】
ところで、各光中継器３ａ〜３ｎでは、上りの光ファイバ伝送路７ａ〜７ｎおよび下りの光ファイバ伝送路８ｂ〜８（ｎ＋１）を伝搬して入力される上りの本線信号および下りの本線信号が、それぞれ上り回線用の光増幅器４ａ〜４ｎおよび下り回線用の光増幅器５ａ〜５ｎにより光信号のまま増幅される。
この場合、上り回線用の光増幅器４ａ〜４ｎの出力は、第１分岐・結合用光カプラ６１ａ〜６１ｎを介して、上りの光ファイバ伝送路７ｂ〜７（ｎ＋１）に送出されると共に、その一部は分岐されて中間介接用光カプラ６４ａ〜６４ｎに供給される。この中間介接用光カプラ６４ａ〜６４ｎに入力された上りの本線信号の一部は、第２分岐・結合用光カプラ６２ａ〜６２ｎに供給され、下りの光ファイバ伝送路８ａ〜８ｎに結合される。このとき、折り返される上り本線信号の一部は、第１分岐・結合用光カプラ６１ａ〜６１ｎにおいて約１０ｄＢ、中間介接用光カプラ６４ａ〜６４ｎにおいて約２５ｄＢ、第２分岐・結合用光カプラ６２ａ〜６２ｎにおいて約１０ｄＢの、合計約４５ｄＢの減衰を受けるようにされる。
【００２８】
また、上りの光ファイバ伝送路７ｂ〜７（ｎ＋１）において発生する上りの本線信号の後方散乱光の一部が、第１分岐・結合用光カプラ６１ａ〜６１ｎ、中間介接用光カプラ６３ａ〜６３ｎおよび中間介接用光カプラ６４ａ〜６４ｎをスルーして、第２分岐・結合用光カプラ６２ａ〜６２ｎに供給され、下りの光ファイバ伝送路８ａ〜８ｎに結合される。このとき、折り返される上り本線信号の後方散乱光は、例えば第１分岐・結合用光カプラ６１ａ〜６１ｎおよび第２分岐・結合用光カプラ６２ａ〜６２ｎにおいてのみ、それぞれ約１０ｄＢずつ合計約２０ｄＢの減衰を受けることとなる。
【００２９】
このようにして、監視信号を含む上りの本線信号とその後方散乱光が、折り返し信号として下りの本線信号とともに端局１に帰還される。また、下りの本線信号についても、上記上りの本線信号の場合と同様にして、上りの本線信号とともに端局２に帰還される。
なお、中継器からの折り返し信号を受信することにより、中継器と光ファイバからなる中継区間の障害標定は可能となるが、光ファイバの障害の場合、その障害位置を正確に知ることはできない。そこで上記の後方散乱光の経路を設定することによって、中継期間内の光ファイバの障害位置を極めて正確に検出することができるようになる。（詳しくは特開平５−３３６０４２号公報を参照されたい。）
【００３０】
そこで、端局１，２の受信設備１２，２２は、受信した本線信号から本線伝送信号と折り返し信号とを分離し、本線伝送信号を再生して通信サービスに供するとともに、折り返し信号に含まれる監視信号であるＰＮ信号を相関検出し、各光中継器３ａ〜３ｎからの折り返し信号毎に伝送距離が異なることを利用して、各光中継器３ａ〜３ｎの動作状態および光ファイバ伝送路の障害位置を検出するが、この詳細は後述する。
【００３１】
図２は、本発明における上りの本線信号と下りの本線信号のチャネルスロット配列を示すものであり、（ａ）は上り本線信号のチャネルスロット配列であり、（ｂ）は下り本線信号のチャネルスロット配列である。ここで横軸は波長を示す軸とされており、この実施例ではチャネルスロット数ｋ＝８、すなわち、上り下りそれぞれ８チャネルスロットである場合の例を示している。
各チャネルスロットは、この図に示されているように、波長間隔Δλで配列されており、かつ、上りと下りのチャネルスロットは互いに重なることのないように交互にチャンネルスロットは配列されている。
【００３２】
前記した波長間隔についてさらに説明する。上りおよび下り伝送路にそれぞれ１波長の光信号が伝送されている場合、自局送信設備から送出された光信号を光帯域フィルタを通過させた時、この光信号の中心波長の透過光電力に対し、対向送信設備から送出される光信号の波長における透過光電力が約−７．５ｄＢ以上減衰していると、通常の光帯域フィルタにより分離して受信することができる。すなわち、図３（ａ）に示すような減衰特性の光帯域フィルタの場合は、自局送信設備から送出された光信号の波長と、対向送信設備から送出される光信号の波長とは約１．３ｎｍずらされていればよい。
【００３３】
また、上りおよび下り伝送路に複数の光信号が伝送される場合、上りの本線信号の隣接するチャネルスロット間の波長、あるいは下りの本線信号の隣接するチャネルスロット間の波長は、あるチャネルスロットの中心波長の透過光電力に対し、隣接するチャネルスロットの波長における透過光電力が約−９ｄＢ以上減衰していると、ほとんど干渉することがない。すなわち、受信設備におけるチャネルスロットを分離する光帯域フィルタが、図３（ｂ）に示すような減衰特性とされている場合は、自局送信設備から送出された光信号の波長と、隣接するチャネルスロット間の波長は約３ｎｍセパレーションされていればよい。
以上のように波長間隔Δλは、光帯域フィルタの特性によって左右され、急峻な減衰特性を有するものを使用すれば波長間隔Δλを狭くすることができる。
【００３４】
図４は、本発明における端局送信設備１１および２１の構成を示す図である。端局送信設備１１と２１は同一の構成を有するので、図４においては、上り回線用端局送信設備１１の構成だけを詳細に示している。
ここで、１０１〜１０ｋは、各チャネルＣＨ１〜ＣＨｋに対応して設けられていると共に、入力される伝送信号に監視信号が重畳された各チャネルスロットの波長の光信号を送信する光送信器、１１０は各光送信器１０１〜１０ｋから出力された線路信号を合成する合波回路であり、その出力は図２（ａ）に示すように配列されて上り回線を構成する光ファイバ伝送路７ａに出力される。
【００３５】
このように構成された端局送信設備１１内の各光送信器１０１〜１０ｋには、図示しないそれぞれ対応するＰＮ信号発生器から監視信号が供給されており、この監視信号により光搬送波発生器より発生された割り当てられたチャネルスロットの波長の光が浅く強度変調され、該強度変調された光が対応する伝送信号でさらに強度変調が施されて合波回路１１０に出力される。合波回路１１０は、各光送信器１０１〜１０Ｋから出力される各チャネルスロットに対応する波長の光信号を合波して、１本の光ファイバ伝送路７ａに送出している。
【００３６】
図５は、本発明における端局受信設備１２および２２の構成を示す図であるが、端局受信設備１２と２２は同一の構成とされているので、この図においては下り回線用端局受信設備１２だけの構成を詳細に示している。
この図において、２００は光ファイバ伝送路８ａから入力される光信号を２分岐以上に分岐する分波回路、２１０は分岐された光信号のうち下り本線信号を受信し各チャネルスロット毎に再生して通信サービスに供するための伝送端局装置、２２０は分岐された光信号のうち折り返し信号を受信して各中継器や伝送路の障害発生位置を検出する監視装置である。
【００３７】
さらに、２２１は折り返し信号を所定のレベルに増幅する光増幅器、２２２は光増幅器２２１の出力を各チャネルスロット毎に分岐する分波回路、２２３１〜２２３ｋは分波回路２２２からの各チャネルスロット出力を抽出するための各チャネルスロットの波長に対応する帯域フィルタ、２２４１〜２２４ｋは各帯域フィルタの出力光信号を電気信号に変換するために各チャネルスロット対応に設けられた受光器、２２５１〜２２５ｋは受光器２２４１〜２２４ｋの出力電気信号を増幅する増幅器、２２６１〜２２６ｋは、増幅器２２５１〜２２５ｋの出力信号から、折り返し信号に重畳されている監視信号成分を取り出すための帯域フィルタ、２２７１〜２２７ｋは帯域フィルタ２２６１〜２２６ｋの出力を増幅する増幅器、２２８１〜２２８ｋは、増幅器２２７１〜２２７ｋの出力が供給される各チャネルスロット対応に設けられた信号処理回路、２２９は増幅器２２５１の出力に応じて光増幅器２２１の利得を制御する制御回路である。
【００３８】
このような構成において、下り回線を構成する光ファイバ伝送路８ａに伝搬されて来た光信号は、下り本線信号のチャネルスロットと各中継器３ａ〜３ｎから折り返されてきた折り返し信号とのチャネルスロットが重なり合っていないので、帯域フィルタ２２３１〜２２３ｋによって、下り本線信号から折り返し信号を容易に分離・抽出することができる。
分離された下り本線信号は、図２の（ｂ）に示されるよう配列されたＣＨ１’〜ＣＨｋ’のチャネルスロットであり、伝送端局装置２１０において電気信号に変換され通信サービスに供される。また、折り返し信号は、図２の（ａ）に示される上り本線信号ＣＨ１〜ＣＨｋと同一の波長配列を有しており、光増幅器２２１で増幅された後、分波回路２２２で各チャネルスロットＣＨ１〜ＣＨｋ毎に分離される。
【００３９】
そして、各チャネルスロット毎の折り返し信号は光フィルタ２２３１〜２２３ｋを通過した後、受光器２２４１〜２２４ｋにより電気信号に変換され、増幅器２２５１〜２２５ｋにより増幅される。各増幅器２２５１〜２２５ｋから出力される各チャネルスロットに対応する折り返し信号は、帯域フィルタ２２６１〜２２６ｋに供給され、重畳されている監視信号成分が取り出される。帯域フィルタ２２６１〜２２６ｋの出力は増幅器２２７１〜２２７ｋでさらに増幅された後、それぞれの信号処理回路２２８１〜２２８ｋに供給される。また、増幅器２２５１の出力は制御回路２２９に供給され、受光器２２４１への入力光レベルが一定になるように光増幅器２２１の利得が制御される。
【００４０】
各チャネルスロット対応に設けられた信号処理回路２２８１〜２２８ｋにおいて、それぞれのチャネルスロット毎に、各中継器３ａ〜３ｎから折り返されて来た監視信号と、図４に示す光送信器１０１〜１０ｋに供給した監視信号との相関検出を行うことにより、各中継器の動作状態および各光ファイバ伝送路の障害発生位置を検出することができる。
これは、監視信号が、例えばＭ系列のＰＮ信号のような疑似不規則系列信号とされているためである。これにより、各チャネル間の伝送特性をも比較対照することができる。
また、本発明の監視装置はＫチャンネル分の受信回路を具備しているが、１チャンネル分の受信回路で、光フィルタ２２３の波長を可変することにより、全てのチャンネルをカバーできることは云うまでもない。
【００４１】
このように本発明によれば、受信される折り返し信号は対向する本線信号とは異なる波長とされたチャネルスロットの光信号であるから、折り返し信号のレベルを従来より大きくして折り返すようにしても、対向する本線信号が折り返し信号に対してノイズとなることはない。従って、折り返し信号の受信ＳＮＲが向上するため、障害発生位置の検出を短時間で行うことができると共に、複雑な本線信号除去装置を必要とせず、帯域フィルタ等の波長分離を用いるのみで容易に監視信号を取り出すことができるようになる。
【００４２】
なお、前記実施例において、各チャネルスロットの全てを使用して光信号を伝送する必要はなく、例えば、図６（ａ）に示すように、上り回線において光信号が伝送されるチャネルスロットを黒縦棒を付した４つのチャネルスロットとし、図６（ｂ）に示すように下り回線において光信号が伝送されるチャネルスロットを黒縦棒を付した４つのチャネルスロットとしてもよい。この場合、同図（ｃ）に示すように、ＡとＢとの波長間隔と同じだけ離れた隣接するチャネルスロットの伝送特性が、ＡとＢとの四光子混合された光信号成分により劣化する。また、ＣとＤとの波長間隔と同じだけ離れた図示するチャネルスロットの伝送特性が、ＣとＤとの四光子混合された光信号成分により劣化する。同様に、ＢとＣとが四光子混合された光信号成分によりＤに隣接するチャネルスロットの伝送特性が劣化する。
【００４３】
このように、光信号を伝送するチャネルスロットを増加するとそれだけ伝送特性が劣化するようになるため、全てのチャネルスロットを使用する必要はなく１つのチャネルスロット、あるいは１つおき、ランダム等任意のチャネルスロットを使用するようにすればよい。
また、監視信号を重畳するチャネルスロットについても同様のことが言えるので、全てのチャネルスロットに監視信号を重畳してもよいが、１つのチャネルスロット、あるいは１つおき、ランダム等、任意のチャネルスロットに監視信号を重畳するようにしてもよい。
さらに、この実施例は光周波数多重方式を採用した場合について示したが、一波のみを使用する光増幅中継伝送方式の場合においても、同様に構成することができることは明らかである。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、対向する光伝送路における本線信号の波長を重ならないように構成したので、折り返し信号により対向する光伝送信号の本線信号の伝送特性が劣化することがなくなり、折り返し信号の折り返しレベルを大きくすることができる。このため、障害発生位置の検出を短時間で行うことができると共に、光帯域フィルタ等の波長分離回路を用いるのみで容易に監視信号を取り出すことができる。
ゆえに、構成の簡単な端局受信設備とすることができるにもかかわらず、高いＳ／Ｎ比で監視信号を受信することができ、短時間に障害発生位置を検出することができるため、障害を早期に復旧することができる。
このように、本発明はきわめて大きな実用上の効果を有しているものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する光増幅中継システムの全体構成図である。
【図２】本発明を光周波数多重方式に適用した場合におけるチャネルスロットの配列を示す図である。
【図３】自局送信設備から送出された光信号と、対向送信設備から送出される光信号とを分離する光帯域フィルタ、および受信設備におけるチャネルスロットを分離する光帯域フィルタの特性の一例を示す図である。
【図４】本発明の線路監視装置に用いられる端局送信設備の構成を示す図である。
【図５】本発明の線路監視装置に用いられる端局受信設備の構成を示す図である。
【図６】チャネルスロットの使用例および四光子混合の様子を示す図である。
【図７】従来の光折り返し法を適用した光増幅中継システムの一構成例を示す図である。
【図８】光折り返し法により観測される監視信号の強度波形の一例を示す図である。
【図９】従来の線路監視方法に用いられる端局受信設備の構成を示す図である。
【符号の説明】
１，２ 端局
３ａ〜３ｎ 光中継器
４ａ〜４ｎ 上り回線用光増幅器
５ａ〜５ｎ 下り回線用光増幅器
６ａ〜６ｎ 光折り返し回路
７，７ａ〜７（ｎ＋１） 上り光ファイバ伝送路
８，８ａ〜８（ｎ＋１） 下り光ファイバ伝送路
９ａ〜９ｎ 後方光迂回路
１１，２１ 端局送信設備
１２，２２ 端局受信設備
５１，２２４１〜２２４ｋ 受光器
５２，２２５１〜２２５ｋ，２２７１〜２２７ｋ 増幅器
５３ 分配回路
５４ 等化増幅器
５５ タイミング抽出回路
５６ 識別再生回路
５７，６０ 低域フィルタ
５８，６１ 移相器
５９，６２ 減衰器
６１ａ〜６１ｎ，６２ａ〜６２ｎ，６３ａ〜６３ｎ，６４ａ〜６４ｎ 光カプラ
６３ 差動合成器
６４，２２３１〜２２３ｋ，２２６１〜２２６ｋ 帯域フィルタ
１０１〜１０ｋ 光送信器
１１０ 合波回路
２００，２２２ 分波回路
２１０ 伝送端局装置
２２０ 監視装置
２２１ 光増幅器
２２９ 制御回路
２２８１〜２２８ｋ 信号処理回路
【産業上の利用分野】
本発明は、少なくとも上り、下り一対の光ファイバを伝送路とし、所定距離毎に該一対の光ファイバを伝搬する光信号を増幅する光増幅器を有する光中継器を設置して、光信号の伝送を行う光増幅伝送システムにおける線路監視方法および線路監視装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバを用いる光通信システムは、光海底ケーブルシステムのような長距離伝送システムに採用されているが、このような光海底ケ−ブルシステムに障害が生じた場合、その伝送容量が大きいことから情報化社会に与える影響が大きいため、早急に復旧することが必要である。
光海底ケーブルシステムは、一般に光中継器と光ケーブルにより構成されているが、漁労や船錨など人為的にケ−ブルが破損したり、光中継器においては電気回路が故障することが考えられる。このような障害を早期に復旧するためには、光ケーブルや中継器の障害発生位置を正確に知ることが重要である。
【０００３】
ところで、光通信システムでは、中継器において光ファイバを伝搬してきた光信号を電気信号に変換して波形整形および再生処理を行い、再び光信号に変換して送出する再生中継方式が、従来採用されていたが、近年、光ファイバを伝搬してきた光信号を光増幅器によりそのまま光増幅して送出する光増幅中継伝送システムが開発されている。
【０００４】
このような光増幅中継伝送システムの光信号を再生中継することなくそのまま光増幅するという特徴を利用した線路監視方法として、光折り返し法が知られている（例えば、特開平６−２０４９４９号公報を参照されたい。）。
この方法は、光中継器から、常時、監視用の折り返し信号を伝送路を介して帰還することにより、障害が発生した中継区間を検出することのできる監視方法であり、光折り返し法を図７を参照しながら説明するが、この光折り返し法は、伝送路の一方を伝搬する監視信号の重畳された光信号を、他方の前記伝送路に所定量減衰された折り返し信号として折り返えすことにより、中継器や中継器間の光ファイバの障害発生を検出することができるようにしたものである。
【０００５】
図７（ａ）において、３ａ〜３ｎは光ファイバ伝送路７，８の所定距離毎に設けられている光中継器、４ａ〜４ｎおよび５ａ〜５ｎは光中継器３ａ〜３ｎ内に設けられている光増幅器、７は上り回線を構成する光ファイバ伝送路、８は下り回線を構成する光ファイバ伝送路、９ａ〜９ｎはループバック回路である。
このように構成された光増幅中継伝送システムにおいて、図示しない各端局における送信設備は、送信伝送信号に監視信号を重畳した光信号をそれぞれ上り、下り伝送路７、８に送出する。上り、下り伝送路７、８に送出された各光信号は、各光中継器４ａ〜４ｎ、５ａ〜５ｎにおいて繰り返し光増幅されながら、それぞれ対応する図示しない端局の受信設備に伝搬される。この伝搬された光信号は、各光中継器３ａ〜３ｎ内に設けられたループバック回路９ａ〜９ｎを介して所定量減衰され、対向する光ファイバ伝送路８、７に伝搬され、図示しないそれぞれの送信側の端局の受信設備に折り返される。
【０００６】
次に、同図（ｂ）に光中継器３の詳細を示すが、光ファイバ伝送路７を伝搬して来た光信号は増幅器４により増幅された後、第１の光カップラ９１を介して光ファイバ伝送路７に送出されて、次段の光中継器に伝搬されていく。一方、第１の光カップラ９１により減衰されて分岐された光信号は第１のアッテネータ９４によりさらに減衰されて、第２の光カップラ９２に入力される。そして、第２の光カップラ９２によりさらに減衰されて光ファイバ伝送路８にループバック信号として折り返される。
【０００７】
この第１の光カップラ９１及び第２の光カップラ９２の結合減衰量は１０ｄＢとされ、第１のアッテネータの減衰量を２５ｄＢとしたとき、光ファイバ伝送路７を伝搬した光信号は４５ｄＢ減衰されて光ファイバ伝送路８にループバック信号として折り返される。また、光ファイバ伝送路８を伝搬して来た光信号は、第２の光カップラ９２、アッテネータ９３、及び第１の光カップラ９１を介して同様に４５ｄＢ減衰されて光ファイバ伝送路７にループバック信号として折り返されるようになる。
【０００８】
この場合、端局における受信設備において、折り返し信号から監視信号を抽出して、その強度を観測することにより、中継器や光ファイバの障害が発生した中継区間の検出が可能となる。本説明では、折り返し信号から監視信号を抽出する手段として、送信設備において送信伝送信号に重畳した監視信号と同じ信号と、受信された折り返し信号との自己相関係数を求める方法を用いる。図８は、受信設備において観測される監視信号の強度波形の実験結果の一例を表したものである。これは、約８５ｋｍ毎に１２台の中継器が設置された長さ約１０００ｋｍの光増幅中継システムを対象としたものであり、この図において、縦軸は受信されたループバック信号のレベル（Ｌｏｏｐｂａｃｋ Ｌｅｖｅｌ）、横軸は伝搬遅延時間（Ｄｅｌａｙ ）、すなわち遅延量が小さい側が自局、大きい側が相手局である。この時の中継器までの距離Ｌは、
Ｌ＝３×１０８ ／光ファイバの伝搬速度係数（約１．４７）×遅延量／２
と表される。
【０００９】
この波形をみると、各中継器の設置位置に相当する遅延時間位置に大きな信号の波形が観測されている。このピークが各中継器からの折り返し信号成分であり、中継器位置に相当するピークのレベルを連続的に測定（監視）することによって、例えばこのレベルが光ファイバ敷設直後のレベルと比べてどのくらい変動しているかを調べることによって、中継器や光ファイバの障害を検出することができる。
【００１０】
例を上げて説明すると、例えば図８に示す中継器位置に相当するピークに付された番号を中継器番号としたとき、中継器８と中継器９の間の光海底ケーブルが漁労等により切断されたとする。この場合、中継器９からはループバック信号が戻ってこないため、中継器８に接続された光ファイバ以降に障害が発生したことが分かる。そして、同じ測定を相手端局から行うと、中継器９からのループバック信号は戻ってくるが、中継器８からのループバック信号が戻ってこないようになるので、これにより中継器８と中継器９との間の光ファイバに障害が発生したことが分かる。
【００１１】
ところで、光増幅中継伝送システムでは、一般にシステムの波長対利得特性が最良となる波長域で伝送すること、及びシステムの波長分散特性が零に近い波長域で光信号を伝搬させることが最良の伝送特性を得るために有効である。しかしながら、システムの波長対利得特性を制御することは困難なため、波長対利得特性が最良である波長域において波長分散特性が零程度となるよう光ファイバを最適配置することが一般に行われており、ゆえに、光増幅中継伝送システムにおいて対向線路を伝搬する光信号は同一波長の光信号とされている。
【００１２】
したがって、折り返し信号は、本線信号と同一の波長の光信号となり、本線信号からみればノイズとなることから、折り返し信号が本線伝送信号の再生に悪影響を与えることがないように、折り返し信号を充分に減衰させる必要がある。
このため、前記したようにループバック回路９ａ〜９ｎは、光信号に約４５ｄＢの減衰を与えてループバックするように構成されている。
【００１３】
一方、折り返し信号に含まれる監視信号を抽出するときは、対向局から送出された同一波長の強力な本線信号から微弱な折り返し信号を抽出しなければならないことになる。そこで、そのための装置として図９に示すような本線信号除去装置が本出願人により提案されている（特開平６−１６４５０３号公報参照）。
この図において、５１は光信号を電気信号に変換する受光器、５２は受光器５１の出力を増幅する増幅器、５３は増幅器５２の出力を二分岐する分配回路、５４は分岐回路５３により分岐された一方の信号を増幅するとともに波形整形を行う等化増幅器、５５は等化増幅器５４の出力からタイミング信号を抽出するタイミング抽出回路、５６はタイミング抽出回路５５から供給されるタイミング信号に基いて、等化増幅回路５４の出力から本線伝送信号を再生する識別再生回路である。
【００１４】
また、５７は分配回路５３により分岐された他方の信号が入力される低域フィルタ、５８は低域フィルタ５７の出力信号の位相を調整するための移相器、５９は移相器５８の出力信号の振幅を調整するための減衰器、６０は識別再生回路５６の出力である再生信号が入力される低域フィルタ、６１は低域フィルタ６０の出力信号の位相を調整するための移相器、６２は移相器６１の出力信号の振幅を調整するための減衰器、６３は減衰器５９の出力と減衰器６２の出力とを差動合成する差動合成器、６４は差動合成器６３の出力から監視信号を抽出するための帯域フィルタである。
【００１５】
このように構成された端局受信設備において、光ファイバ伝送路から入力される監視信号を含む折り返し信号が重畳された本線信号は、受光器５１において電気信号に変換され、増幅器５２において増幅された後、分配回路５３によって二つに分岐される。そのうちの一方の信号から、等化増幅器５４、タイミング抽出回路５５および識別再生回路５６を用いて、本線伝送信号が再生される。この本線伝送信号の再生過程で、本線信号に重畳されていた監視信号を含む微弱な折り返し信号は除去されるようになる。
【００１６】
なお、再生された識別再生回路５６の出力とタイミング抽出回路５５の出力は通常の通信サービスに供される。一方、分配回路５３の他方の出力信号は低域フィルタ５７、移相器５８および減衰器５９を介して差動合成器６３の一方の入力に供給される。また、識別再生回路５６の出力である再生された本線伝送信号は低域フィルタ６０にも供給され、さらに移相器６１および減衰器６２を介して差動合成器６３の他方の入力に供給される。
したがって、差動合成器６３の出力は、減衰器５９から入力される折り返し信号と本線伝送信号成分と、減衰器６２から入力される再生された本線伝送信号成分のみの信号との差の信号となり、本線伝送信号成分は除去され、折り返し信号成分のみが出力される。この出力信号を帯域フィルタ６４を介して取り出すことにより、良好なＳ／Ｎの折り返し信号を抽出することができる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
前述した光折り返し法は、中継器構成が簡単で容易に線路監視を行えるものであるが、折り返し信号のレベルは本線信号に比べ非常に微弱であり、かつ、折り返し信号と本線信号とが同一の波長の光信号であることから、端局受信設備において前記図９に示したような複雑な構成で、かつ高価な本線信号除去装置を必要とするという問題点があった。
また、このように構成しても、検出された折り返し信号レベルが小さいために、測定を繰り返し行い、演算による積算平均化処理を行うことが必要であり、障害発生位置の検出に約２時間以上という長い時間を要するという問題があった。特に、伝送容量を増大させるために、一本の光ファイバに多数の光信号を多重化して伝送する光周波数多重方式を採用したときには、各波長スロット毎に本線信号除去装置を設けることが必要となり、端局受信設備の構成が非常に複雑なものとなるという問題点があった。
【００１８】
そこで、本発明は、本線信号の伝送特性の劣化を招くことなく、簡単な構成で短時間に障害発生位置を検出できる、光増幅中継伝送システムにおける監視方法および監視装置を提供することを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の線路監視方法は、少なくとも上り、下り一対の伝送路を構成する光ファイバの所定距離毎に、前記光ファイバを伝搬する光信号を増幅する光中継手段が設けられ、該光中継手段において、前記伝送路の一方を伝搬する光信号が、他方の前記伝送路に所定量減衰された折り返し信号として折り返されており、前記伝送路の両端に設けられた端局装置内の一方の端局送信設備から前記伝送路の一方に送出される前記光信号の波長と、他方の端局送信設備から前記伝送路の他方に送出される前記光信号の波長とが異なる波長に設定されており、各端局受信設備は、前記伝送路から入力された前記中継手段により折り返された前記折り返し信号を抽出して前記伝送路の状態を監視するようにしたものである。
【００２０】
また、前記線路監視方法において、前記伝送路に送出される前記光信号に監視信号が重畳されており、該監視信号を検出することにより前記伝送路の状態を監視するようにしたものであり、
さらに、前記伝送路に送出される複数の前記光信号が光周波数多重されているようにしたものであり、
さらにまた、前記監視信号が、少なくとも上り伝送路の１つの前記光信号に重畳されていると共に、少なくとも下り伝送路の１つの前記光信号に重畳されているようにしたものであり、
さらにまた、前記伝送路の一方を伝搬する光信号と、前記伝送路の他方を伝搬する前記光信号とが、光濾波手段により互いに分離できる波長間隔となるように、波長がずらされているようにしたものであり、
さらにまた、前記光信号に重畳される監視信号の搬送波周波数が、前記上り伝送路あるいは下り伝送路に送出される前記光信号毎に、それぞれ異なって設定されるようにしたものである。
【００２１】
また、本発明の線路監視方法を具現化した線路監視装置は、少なくとも上り、下り一対の光ファイバからなる伝送路と、該伝送路の所定距離毎に設置される前記光ファイバを伝搬する光信号を増幅する光増幅器を有する光中継器と、前記伝送路の両端にそれぞれ設けられた、端局送信設備と端局受信設備からなる端局装置とを備え、前記端局送信設備の一方は、前記光信号を本線信号として上り伝送路へ送出し、前記端局送信設備の他方は、前記端局送信設備の一方が送信する前記光信号の波長とは異なる波長の、前記光信号を本線信号として下り伝送路へ送出するようにされており、前記端局受信設備は、前記伝送路から伝搬されてきた前記光信号から前記光中継器において折り返された折り返し信号を抽出して前記伝送路の状態を監視する監視装置とを有し、前記光中継器には、前記伝送路の一方を伝搬する前記光信号を、前記伝送路の他方に所定レベル減衰して折り返す、前記折り返し信号を生成する光折り返し回路が設けられているようにしたものである。
【００２２】
次に、前記線路監視装置において、前記伝送路に送出される前記光信号に監視信号が重畳されており、該監視信号を検出することにより、前記監視装置は前記伝送路の状態を監視するようにしたものであり、
さらに、前記光信号に重畳される監視信号の搬送波周波数が、前記上り伝送路あるいは下り伝送路に送出される前記光信号毎に、それぞれ異なって設定されるようにしたものであり、
さらにまた、前記端局送信設備は少なくとも１つ以上の光送信器を備え、前記上り伝送路あるいは前記下り伝送路に送出される前記光信号のうち少なくとも一方が光周波数多重されているようにしたものであり、
さらにまた、前記端局送信設備における前記光送信器のうちの少なくとも１つの光送信器が前記光信号に前記監視信号を重畳して前記伝送路へ送出するようにしたものであり、
さらにまた、前記端局送信設備の一方が送信する光信号と、前記端局送信設備の他方が送信する前記光信号とが、光帯域フィルタにより互いに分離できる波長間隔となるように、波長がずらされているようにしたものである。
【００２３】
【作用】
本発明によれば、上り回線と下り回線とで使用する光信号の波長を、互いに異なるようにしたため、折り返し信号と対向する本線信号との波長が重なることがなくなり、折り返し信号が対向する本線信号に影響することはなく、かつ、分波するだけの簡単な構成で監視信号を検出することができる。さらに、折り返し信号と本線信号は干渉することがないため折り返し信号のレベルを従来より大きくすることができるため、障害発生位置の検出に要する時間も短縮することができる。なお、上り回線と下り回線とで光信号の波長を異ならせることにより必ずしも最良の伝送特性を得られなくなるが、異ならせる波長間隔はわずかであり、それによるＳ／Ｎ比の劣化は無視できる程度に小さく、実用上の問題が生じることはない。
【００２４】
【実施例】
本発明の光増幅中継伝送システムにおける線路監視方法を具現化した線路監視装置の一実施例の構成を図１〜図６に示し、これらの図を参照しながら本発明の説明を行う。
図１は、本発明を適用する光増幅中継伝送システムの全体構成図である。
図１において、１および２は端局、１１および２１はそれぞれ端局１，２内の送信設備、１２および２２はそれぞれ端局１，２内の受信設備である。３ａ〜３ｎは光中継器であり、すべて同一の構成を有しているが、図中には光中継器３ａの内部構成のみを代表的に示している。
【００２５】
この光中継器３ａ〜３ｎは、上り回線用の光増幅器４ａ〜４ｎ、下り回線用の光増幅器５ａ〜５ｎ、および上り回線と下り回線の間に光折り返し回路６ａ〜６ｎをそれぞれ有している。
各光折り返し回路６ａ〜６ｎは、上り回線用の光増幅器４ａ〜４ｎの出力側に設置された第１分岐・結合用光カプラ６１ａ〜６１ｎ、下り回線用の光増幅器５ａ〜５ｎの出力側に設置された第２分岐・結合用光カプラ６２ａ〜６２ｎ、および、第１分岐・結合用光カプラ６１ａ〜６２ｎにそれぞれ接続され、本線信号および後方散乱光を対向線路を介して帰還させるための中間介接用光カプラ６３ａ〜６４ｎにより構成されている。また、７ａ〜７（ｎ＋１）および８ａ〜８（ｎ＋１）は、それぞれ、上り回線および下り回線を構成する光ファイバ伝送路である。
【００２６】
このように構成された光増幅中継伝送システムにおいて、各端局送信設備１１および２１は、監視信号を本線信号に重畳して送信している。その詳細は図３とともに後述するが、Ｍ系列のＰＮ信号が監視信号として使用され、このＰＮ信号で監視信号の搬送波が位相変調された後、この位相変調波が本線信号により振幅変調されることにより、本線信号に監視信号が重畳されて伝送路７ａまたは８（ｎ＋１）に送出される。
【００２７】
ところで、各光中継器３ａ〜３ｎでは、上りの光ファイバ伝送路７ａ〜７ｎおよび下りの光ファイバ伝送路８ｂ〜８（ｎ＋１）を伝搬して入力される上りの本線信号および下りの本線信号が、それぞれ上り回線用の光増幅器４ａ〜４ｎおよび下り回線用の光増幅器５ａ〜５ｎにより光信号のまま増幅される。
この場合、上り回線用の光増幅器４ａ〜４ｎの出力は、第１分岐・結合用光カプラ６１ａ〜６１ｎを介して、上りの光ファイバ伝送路７ｂ〜７（ｎ＋１）に送出されると共に、その一部は分岐されて中間介接用光カプラ６４ａ〜６４ｎに供給される。この中間介接用光カプラ６４ａ〜６４ｎに入力された上りの本線信号の一部は、第２分岐・結合用光カプラ６２ａ〜６２ｎに供給され、下りの光ファイバ伝送路８ａ〜８ｎに結合される。このとき、折り返される上り本線信号の一部は、第１分岐・結合用光カプラ６１ａ〜６１ｎにおいて約１０ｄＢ、中間介接用光カプラ６４ａ〜６４ｎにおいて約２５ｄＢ、第２分岐・結合用光カプラ６２ａ〜６２ｎにおいて約１０ｄＢの、合計約４５ｄＢの減衰を受けるようにされる。
【００２８】
また、上りの光ファイバ伝送路７ｂ〜７（ｎ＋１）において発生する上りの本線信号の後方散乱光の一部が、第１分岐・結合用光カプラ６１ａ〜６１ｎ、中間介接用光カプラ６３ａ〜６３ｎおよび中間介接用光カプラ６４ａ〜６４ｎをスルーして、第２分岐・結合用光カプラ６２ａ〜６２ｎに供給され、下りの光ファイバ伝送路８ａ〜８ｎに結合される。このとき、折り返される上り本線信号の後方散乱光は、例えば第１分岐・結合用光カプラ６１ａ〜６１ｎおよび第２分岐・結合用光カプラ６２ａ〜６２ｎにおいてのみ、それぞれ約１０ｄＢずつ合計約２０ｄＢの減衰を受けることとなる。
【００２９】
このようにして、監視信号を含む上りの本線信号とその後方散乱光が、折り返し信号として下りの本線信号とともに端局１に帰還される。また、下りの本線信号についても、上記上りの本線信号の場合と同様にして、上りの本線信号とともに端局２に帰還される。
なお、中継器からの折り返し信号を受信することにより、中継器と光ファイバからなる中継区間の障害標定は可能となるが、光ファイバの障害の場合、その障害位置を正確に知ることはできない。そこで上記の後方散乱光の経路を設定することによって、中継期間内の光ファイバの障害位置を極めて正確に検出することができるようになる。（詳しくは特開平５−３３６０４２号公報を参照されたい。）
【００３０】
そこで、端局１，２の受信設備１２，２２は、受信した本線信号から本線伝送信号と折り返し信号とを分離し、本線伝送信号を再生して通信サービスに供するとともに、折り返し信号に含まれる監視信号であるＰＮ信号を相関検出し、各光中継器３ａ〜３ｎからの折り返し信号毎に伝送距離が異なることを利用して、各光中継器３ａ〜３ｎの動作状態および光ファイバ伝送路の障害位置を検出するが、この詳細は後述する。
【００３１】
図２は、本発明における上りの本線信号と下りの本線信号のチャネルスロット配列を示すものであり、（ａ）は上り本線信号のチャネルスロット配列であり、（ｂ）は下り本線信号のチャネルスロット配列である。ここで横軸は波長を示す軸とされており、この実施例ではチャネルスロット数ｋ＝８、すなわち、上り下りそれぞれ８チャネルスロットである場合の例を示している。
各チャネルスロットは、この図に示されているように、波長間隔Δλで配列されており、かつ、上りと下りのチャネルスロットは互いに重なることのないように交互にチャンネルスロットは配列されている。
【００３２】
前記した波長間隔についてさらに説明する。上りおよび下り伝送路にそれぞれ１波長の光信号が伝送されている場合、自局送信設備から送出された光信号を光帯域フィルタを通過させた時、この光信号の中心波長の透過光電力に対し、対向送信設備から送出される光信号の波長における透過光電力が約−７．５ｄＢ以上減衰していると、通常の光帯域フィルタにより分離して受信することができる。すなわち、図３（ａ）に示すような減衰特性の光帯域フィルタの場合は、自局送信設備から送出された光信号の波長と、対向送信設備から送出される光信号の波長とは約１．３ｎｍずらされていればよい。
【００３３】
また、上りおよび下り伝送路に複数の光信号が伝送される場合、上りの本線信号の隣接するチャネルスロット間の波長、あるいは下りの本線信号の隣接するチャネルスロット間の波長は、あるチャネルスロットの中心波長の透過光電力に対し、隣接するチャネルスロットの波長における透過光電力が約−９ｄＢ以上減衰していると、ほとんど干渉することがない。すなわち、受信設備におけるチャネルスロットを分離する光帯域フィルタが、図３（ｂ）に示すような減衰特性とされている場合は、自局送信設備から送出された光信号の波長と、隣接するチャネルスロット間の波長は約３ｎｍセパレーションされていればよい。
以上のように波長間隔Δλは、光帯域フィルタの特性によって左右され、急峻な減衰特性を有するものを使用すれば波長間隔Δλを狭くすることができる。
【００３４】
図４は、本発明における端局送信設備１１および２１の構成を示す図である。端局送信設備１１と２１は同一の構成を有するので、図４においては、上り回線用端局送信設備１１の構成だけを詳細に示している。
ここで、１０１〜１０ｋは、各チャネルＣＨ１〜ＣＨｋに対応して設けられていると共に、入力される伝送信号に監視信号が重畳された各チャネルスロットの波長の光信号を送信する光送信器、１１０は各光送信器１０１〜１０ｋから出力された線路信号を合成する合波回路であり、その出力は図２（ａ）に示すように配列されて上り回線を構成する光ファイバ伝送路７ａに出力される。
【００３５】
このように構成された端局送信設備１１内の各光送信器１０１〜１０ｋには、図示しないそれぞれ対応するＰＮ信号発生器から監視信号が供給されており、この監視信号により光搬送波発生器より発生された割り当てられたチャネルスロットの波長の光が浅く強度変調され、該強度変調された光が対応する伝送信号でさらに強度変調が施されて合波回路１１０に出力される。合波回路１１０は、各光送信器１０１〜１０Ｋから出力される各チャネルスロットに対応する波長の光信号を合波して、１本の光ファイバ伝送路７ａに送出している。
【００３６】
図５は、本発明における端局受信設備１２および２２の構成を示す図であるが、端局受信設備１２と２２は同一の構成とされているので、この図においては下り回線用端局受信設備１２だけの構成を詳細に示している。
この図において、２００は光ファイバ伝送路８ａから入力される光信号を２分岐以上に分岐する分波回路、２１０は分岐された光信号のうち下り本線信号を受信し各チャネルスロット毎に再生して通信サービスに供するための伝送端局装置、２２０は分岐された光信号のうち折り返し信号を受信して各中継器や伝送路の障害発生位置を検出する監視装置である。
【００３７】
さらに、２２１は折り返し信号を所定のレベルに増幅する光増幅器、２２２は光増幅器２２１の出力を各チャネルスロット毎に分岐する分波回路、２２３１〜２２３ｋは分波回路２２２からの各チャネルスロット出力を抽出するための各チャネルスロットの波長に対応する帯域フィルタ、２２４１〜２２４ｋは各帯域フィルタの出力光信号を電気信号に変換するために各チャネルスロット対応に設けられた受光器、２２５１〜２２５ｋは受光器２２４１〜２２４ｋの出力電気信号を増幅する増幅器、２２６１〜２２６ｋは、増幅器２２５１〜２２５ｋの出力信号から、折り返し信号に重畳されている監視信号成分を取り出すための帯域フィルタ、２２７１〜２２７ｋは帯域フィルタ２２６１〜２２６ｋの出力を増幅する増幅器、２２８１〜２２８ｋは、増幅器２２７１〜２２７ｋの出力が供給される各チャネルスロット対応に設けられた信号処理回路、２２９は増幅器２２５１の出力に応じて光増幅器２２１の利得を制御する制御回路である。
【００３８】
このような構成において、下り回線を構成する光ファイバ伝送路８ａに伝搬されて来た光信号は、下り本線信号のチャネルスロットと各中継器３ａ〜３ｎから折り返されてきた折り返し信号とのチャネルスロットが重なり合っていないので、帯域フィルタ２２３１〜２２３ｋによって、下り本線信号から折り返し信号を容易に分離・抽出することができる。
分離された下り本線信号は、図２の（ｂ）に示されるよう配列されたＣＨ１’〜ＣＨｋ’のチャネルスロットであり、伝送端局装置２１０において電気信号に変換され通信サービスに供される。また、折り返し信号は、図２の（ａ）に示される上り本線信号ＣＨ１〜ＣＨｋと同一の波長配列を有しており、光増幅器２２１で増幅された後、分波回路２２２で各チャネルスロットＣＨ１〜ＣＨｋ毎に分離される。
【００３９】
そして、各チャネルスロット毎の折り返し信号は光フィルタ２２３１〜２２３ｋを通過した後、受光器２２４１〜２２４ｋにより電気信号に変換され、増幅器２２５１〜２２５ｋにより増幅される。各増幅器２２５１〜２２５ｋから出力される各チャネルスロットに対応する折り返し信号は、帯域フィルタ２２６１〜２２６ｋに供給され、重畳されている監視信号成分が取り出される。帯域フィルタ２２６１〜２２６ｋの出力は増幅器２２７１〜２２７ｋでさらに増幅された後、それぞれの信号処理回路２２８１〜２２８ｋに供給される。また、増幅器２２５１の出力は制御回路２２９に供給され、受光器２２４１への入力光レベルが一定になるように光増幅器２２１の利得が制御される。
【００４０】
各チャネルスロット対応に設けられた信号処理回路２２８１〜２２８ｋにおいて、それぞれのチャネルスロット毎に、各中継器３ａ〜３ｎから折り返されて来た監視信号と、図４に示す光送信器１０１〜１０ｋに供給した監視信号との相関検出を行うことにより、各中継器の動作状態および各光ファイバ伝送路の障害発生位置を検出することができる。
これは、監視信号が、例えばＭ系列のＰＮ信号のような疑似不規則系列信号とされているためである。これにより、各チャネル間の伝送特性をも比較対照することができる。
また、本発明の監視装置はＫチャンネル分の受信回路を具備しているが、１チャンネル分の受信回路で、光フィルタ２２３の波長を可変することにより、全てのチャンネルをカバーできることは云うまでもない。
【００４１】
このように本発明によれば、受信される折り返し信号は対向する本線信号とは異なる波長とされたチャネルスロットの光信号であるから、折り返し信号のレベルを従来より大きくして折り返すようにしても、対向する本線信号が折り返し信号に対してノイズとなることはない。従って、折り返し信号の受信ＳＮＲが向上するため、障害発生位置の検出を短時間で行うことができると共に、複雑な本線信号除去装置を必要とせず、帯域フィルタ等の波長分離を用いるのみで容易に監視信号を取り出すことができるようになる。
【００４２】
なお、前記実施例において、各チャネルスロットの全てを使用して光信号を伝送する必要はなく、例えば、図６（ａ）に示すように、上り回線において光信号が伝送されるチャネルスロットを黒縦棒を付した４つのチャネルスロットとし、図６（ｂ）に示すように下り回線において光信号が伝送されるチャネルスロットを黒縦棒を付した４つのチャネルスロットとしてもよい。この場合、同図（ｃ）に示すように、ＡとＢとの波長間隔と同じだけ離れた隣接するチャネルスロットの伝送特性が、ＡとＢとの四光子混合された光信号成分により劣化する。また、ＣとＤとの波長間隔と同じだけ離れた図示するチャネルスロットの伝送特性が、ＣとＤとの四光子混合された光信号成分により劣化する。同様に、ＢとＣとが四光子混合された光信号成分によりＤに隣接するチャネルスロットの伝送特性が劣化する。
【００４３】
このように、光信号を伝送するチャネルスロットを増加するとそれだけ伝送特性が劣化するようになるため、全てのチャネルスロットを使用する必要はなく１つのチャネルスロット、あるいは１つおき、ランダム等任意のチャネルスロットを使用するようにすればよい。
また、監視信号を重畳するチャネルスロットについても同様のことが言えるので、全てのチャネルスロットに監視信号を重畳してもよいが、１つのチャネルスロット、あるいは１つおき、ランダム等、任意のチャネルスロットに監視信号を重畳するようにしてもよい。
さらに、この実施例は光周波数多重方式を採用した場合について示したが、一波のみを使用する光増幅中継伝送方式の場合においても、同様に構成することができることは明らかである。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、対向する光伝送路における本線信号の波長を重ならないように構成したので、折り返し信号により対向する光伝送信号の本線信号の伝送特性が劣化することがなくなり、折り返し信号の折り返しレベルを大きくすることができる。このため、障害発生位置の検出を短時間で行うことができると共に、光帯域フィルタ等の波長分離回路を用いるのみで容易に監視信号を取り出すことができる。
ゆえに、構成の簡単な端局受信設備とすることができるにもかかわらず、高いＳ／Ｎ比で監視信号を受信することができ、短時間に障害発生位置を検出することができるため、障害を早期に復旧することができる。
このように、本発明はきわめて大きな実用上の効果を有しているものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する光増幅中継システムの全体構成図である。
【図２】本発明を光周波数多重方式に適用した場合におけるチャネルスロットの配列を示す図である。
【図３】自局送信設備から送出された光信号と、対向送信設備から送出される光信号とを分離する光帯域フィルタ、および受信設備におけるチャネルスロットを分離する光帯域フィルタの特性の一例を示す図である。
【図４】本発明の線路監視装置に用いられる端局送信設備の構成を示す図である。
【図５】本発明の線路監視装置に用いられる端局受信設備の構成を示す図である。
【図６】チャネルスロットの使用例および四光子混合の様子を示す図である。
【図７】従来の光折り返し法を適用した光増幅中継システムの一構成例を示す図である。
【図８】光折り返し法により観測される監視信号の強度波形の一例を示す図である。
【図９】従来の線路監視方法に用いられる端局受信設備の構成を示す図である。
【符号の説明】
１，２ 端局
３ａ〜３ｎ 光中継器
４ａ〜４ｎ 上り回線用光増幅器
５ａ〜５ｎ 下り回線用光増幅器
６ａ〜６ｎ 光折り返し回路
７，７ａ〜７（ｎ＋１） 上り光ファイバ伝送路
８，８ａ〜８（ｎ＋１） 下り光ファイバ伝送路
９ａ〜９ｎ 後方光迂回路
１１，２１ 端局送信設備
１２，２２ 端局受信設備
５１，２２４１〜２２４ｋ 受光器
５２，２２５１〜２２５ｋ，２２７１〜２２７ｋ 増幅器
５３ 分配回路
５４ 等化増幅器
５５ タイミング抽出回路
５６ 識別再生回路
５７，６０ 低域フィルタ
５８，６１ 移相器
５９，６２ 減衰器
６１ａ〜６１ｎ，６２ａ〜６２ｎ，６３ａ〜６３ｎ，６４ａ〜６４ｎ 光カプラ
６３ 差動合成器
６４，２２３１〜２２３ｋ，２２６１〜２２６ｋ 帯域フィルタ
１０１〜１０ｋ 光送信器
１１０ 合波回路
２００，２２２ 分波回路
２１０ 伝送端局装置
２２０ 監視装置
２２１ 光増幅器
２２９ 制御回路
２２８１〜２２８ｋ 信号処理回路
Claims (12)
- 少なくとも上り、下り一対の伝送路を構成する光ファイバの所定距離毎に、前記光ファイバを伝搬する光信号を増幅する光中継手段が設けられ、該光中継手段において、前記伝送路の一方を伝搬する光信号が、他方の前記伝送路に所定量減衰された折り返し信号として折り返されており、
前記伝送路の両端に設けられた端局装置内の一方の端局送信設備から前記伝送路の一方に送出される前記光信号の波長と、他方の端局送信設備から前記伝送路の他方に送出される前記光信号の波長とが異なる波長に設定されており、
各端局受信設備は、前記伝送路から入力された前記中継手段により折り返された前記折り返し信号を抽出して前記伝送路の状態を監視することを特徴とする線路監視方法。 - 前記伝送路に送出される前記光信号に監視信号が重畳されており、該監視信号を検出することにより前記伝送路の状態を監視することを特徴とする請求項１記載の線路監視方法。
- 前記伝送路に送出される複数の前記光信号が光周波数多重されていることを特徴とする請求項１あるいは２記載の線路監視方法。
- 前記監視信号が、少なくとも上り伝送路の１つの前記光信号に重畳されていると共に、少なくとも下り伝送路の１つの前記光信号に重畳されていることを特徴とする請求項３記載の線路監視方法。
- 前記伝送路の一方を伝搬する光信号と、前記伝送路の他方を伝搬する前記光信号とが、光濾波手段により互いに分離できる波長間隔となるように、波長がずらされていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の線路監視方法。
- 前記光信号に重畳される監視信号の搬送波周波数が、前記上り伝送路あるいは下り伝送路に送出される前記光信号毎に、それぞれ異なって設定されることを特徴とする請求項３あるいは４記載の線路監視方法。
- 少なくとも上り、下り一対の光ファイバからなる伝送路と、
該伝送路の所定距離毎に設置される前記光ファイバを伝搬する光信号を増幅する光増幅器を有する光中継器と、
前記伝送路の両端にそれぞれ設けられた、端局送信設備と端局受信設備からなる端局装置とを備え、
前記端局送信設備の一方は、前記光信号を本線信号として上り伝送路へ送出し、
前記端局送信設備の他方は、前記端局送信設備の一方が送信する前記光信号の波長とは異なる波長の、前記光信号を本線信号として下り伝送路へ送出するようにされており、
前記端局受信設備は、前記伝送路から伝搬されてきた前記光信号から前記光中継器において折り返された折り返し信号を抽出して前記伝送路の状態を監視する監視装置とを有し、
前記光中継器には、前記伝送路の一方を伝搬する前記光信号を、前記伝送路の他方に所定レベル減衰して折り返す、前記折り返し信号を生成する光折り返し回路が設けられていることを特徴とする線路監視装置。 - 前記伝送路に送出される前記光信号に監視信号が重畳されており、該監視信号を検出することにより、前記監視装置は前記伝送路の状態を監視することを特徴とする請求項７記載の線路監視装置。
- 前記光信号に重畳される監視信号の搬送波周波数が、前記上り伝送路あるいは下り伝送路に送出される前記光信号毎に、それぞれ異なって設定されることを特徴とする請求項７あるいは８記載の線路監視装置。
- 前記端局送信設備は少なくとも１つ以上の光送信器を備え、前記上り伝送路あるいは前記下り伝送路に送出される前記光信号のうち少なくとも一方が光周波数多重されていることを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載の線路監視装置。
- 前記端局送信設備における前記光送信器のうちの少なくとも１つの光送信器が前記光信号に前記監視信号を重畳して前記伝送路へ送出するものであることを特徴とする請求項１０記載の線路監視装置。
- 前記端局送信設備の一方が送信する光信号と、前記端局送信設備の他方が送信する前記光信号とが、光帯域フィルタにより互いに分離できる波長間隔となるように、波長がずらされていることを特徴とする請求項７ないし１１のいずれかに記載の線路監視装置。
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