JP5875944B2

JP5875944B2 - Ｐｏｎ伝送路冗長化方式

Info

Publication number: JP5875944B2
Application number: JP2012136744A
Authority: JP
Inventors: 俊森村
Original assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Current assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2032-06-18
Also published as: JP2014003424A

Description

本発明は、アクセス系光ファイバ通信ネットワークの冗長化に関する。さらに詳述すると、本発明は、一部の伝送路を複数ユーザーで共有するＰＯＮ（Passive Optical Network）の伝送路冗長化方式に関する。

アクセス系光ファイバ通信ネットワークとして、一部の伝送路を複数ユーザーで共有するＰＯＮが一般の家庭向けインターネット接続用回線として普及している。一般の家庭向けインターネット接続用回線ではコスト重視のため、伝送路やＯＮＵの冗長化はなされていないことが一般的である。このため、複数ユーザが共有する線路（幹線とも呼ばれる。以下、本明細書では幹線と呼ぶ）上で災害や不慮の事故により伝送路の切断、破損などの回線異常が発生してしまった場合、この幹線を共有している全てのユーザ（配下の全ＯＮＵ）が通信不能になることから、ネットワーク障害の影響が大きく、大きな問題になる。一方、電気事業においても、場合によってより高信頼な通信回線が求められると考えられるため、ＰＯＮの耐障害化技術が重要となってくる。

光回線異常により正常な光通信サービスができなくなった場合、通信事業者は、不具合箇所を特定し、早急に故障個所を修繕するか、切断されたり破損したりした光ケーブルの区間を別の光ケーブルにて再敷設する必要がある。特に、幹線に被害が及んだ場合は、この幹線を共有している全てのユーザに不便をかけるため早急に復旧しなければならない。しかしながら、幹線の再敷設のためには、ユニック車などの工事車両や、光ケーブルを敷設できる技術を有する技術者などが必要になる。すなわち、修理作業完了までに様々な時間を要するため、光通信サービスを瞬時に復旧させることは難しい。そのため、光伝送路（光回線）、特に幹線の冗長化を図って信頼度を高めることが要望されている。

そこで、隣接幹線を迂回線路として利用するＰＯＮ伝送路冗長化方式が提案されている。このＰＯＮ伝送路冗長化方式は、図１０に示すように、２つの幹線１０３，１０３’のドロップケーブル用分岐クロージャー１０４，１０４’を、幹線に障害が発生したときに障害が発生した幹線側のドロップケーブル用分岐クロージャーを障害が発生していない幹線側のドロップケーブル用分岐クロージャーの後段に直列接続することにより、障害が発生した幹線側のＯＮＵ装置を障害が発生していない幹線側のドロップケーブル用分岐クロージャーの複数の出力回線の１つとして接続することにより、お互いの幹線を保護し合う光通信回線の冗長構成を構築するものである。ドロップケーブル用分岐クロージャー１０４は、例えば図１０に示すように、光スプリッタ１０６の上段に光スイッチ１０５を設けると共に、光スプリッタ１０６の出力端子の１つを利用して受光監視部１０７を備え、光スプリッタ１０６から分岐させた幹線の下り信号を検知して光スイッチ１０５の制御を行うようにしている。一方、光スイッチ１０５のデフォルト側の端子は、他の幹線に接続されているドロップケーブル用分岐クロージャー１０４’の光スプリッタ１０６’の出力端子の１つにバイパス用光ファイバ１０９で接続されている。尚、図中の符号１０１は集線局内のＯＬＴ、１０２は光スプリッタ、１０８はドロップケーブル、１１０はＯＮＵである。

したがって、このＰＯＮ伝送路冗長化方式によると、幹線１０３上で回線異常が発生した場合、ドロップケーブル用分岐クロージャー１０４の受光監視部１０７は、光スプリッタ１０６で分岐された後の下り信号を検知して受光パワーの異常を検出し、光スイッチ１０５を図１１（Ａ）から（Ｂ）の状態に切り替えることにより、上位回線接続先を幹線１０３から別の幹線（予備幹線）１０３’に変更する（図１０参照）。これにより、ドロップケーブル用分岐クロージャー１０４は、同一ＯＬＴ１０１に接続された他の幹線１０３’のドロップケーブル用分岐クロージャー１０４’の後段に出力回線の１つとして再接続されることになる。よって、通信障害が発生していた各ＯＮＵ装置１１０は、ドロップケーブル用分岐クロージャー１０４（光スプリッタ１０６→光スイッチ１０５→バイパス用光ファイバ１０９）、ドロップケーブル用分岐クロージャー１０４’（光スプリッタ１０６’→光スイッチ１０５’）を経由して、別の幹線１０３’を介してＯＬＴ装置１０１との信号送受信が可能となり、自動復旧できる。

同様に、幹線１０３’上で回線異常が発生した場合、ドロップケーブル用分岐クロージャー１０４’の受光監視部１０７’は、受光パワーの異常を検出し、光スイッチ１０５’を切り替えることにより、上位回線接続先を幹線１０３’から別の幹線（予備幹線）１０３に変更する。これにより、ドロップケーブル用分岐クロージャー１０４’は、ドロップケーブル用分岐クロージャー１０４の後段に再接続されることになる。よって、通信障害が発生していた各ＯＮＵ装置１１０’は、ドロップケーブル用分岐クロージャー１０４’（光スプリッタ１０６’→光スイッチ１０５’→バイパス用光ファイバ１０９’）、ドロップケーブル用分岐クロージャー１０４（光スプリッタ１０６→光スイッチ１０５）を経由して、予備幹線１０３を介してＯＬＴ装置１０１との信号送受信が可能となり、自動復旧できる。

特開２０１１−１９３２６３号公報

しかしながら、特許文献１記載の冗長構成では、線路の復旧が完了して光信号がクロージャーまで届いていても、光スイッチの後段にある光パワーモニタではそれを検出することができない（図１２（Ａ）参照）。したがって、伝送線路を元の状態に戻すには、作業員がクロージャーを１つずつ開けて光スイッチを手動で図１２（Ｂ）に示すように切り替える作業を行わなくてはならない。これには高所作業車が必要であるばかりか、警察などへの作業の届けや人件費なども必要である。また、簡単に手で切り替えられるものではないので、障害復旧後に手動で切り替える回路が必要となる上に、その回路も複雑なものとなる。

もちろん、障害が復旧しても直ちに上位回線接続先を元の幹線に戻すように光スイッチを復帰させなくとも、特に支障を来すものではないが、その場合にはどの線路がどのクロージャーを通っているかということを別途管理しておく必要がある。信号のパケットを分析してもどのクロージャーを通ったかは分からないので、経路を検出するのはかなり難しいものとなる。したがって、管理者側のデータと実際の経路が食い違っていた場合、今後障害が発生したときに断線位置と回線断の範囲がデータと異なって混乱することとなる。

また、特許文献１に記載の冗長化方式では、光スプリッタ１０６，１０６’の出力端子の１つに光パワーモニタ１０７，１０７’を接続すると共に、光スイッチ１０５，１０５’のデフォルト側端子に接続されたバイパスケーブル１０９，１０９’を他のドロップケーブル用分岐クロージャー１０４，１０４’の光スプリッタ１０６，１０６’の出力端子の１つに接続しているので、光スプリッタ１０６，１０６’の出力端子の数よりもＯＮＵ１１０，１１０’への引き込み線（ドロップケーブル）１０８，１０８’の数を減らさざるを得ない問題を有している。即ち、ドロップケーブル１０８，１０８’の接続数が１つのドロップケーブル用分岐クロージャー１０４，１０４’毎に２本少ないものとなる。一般的なドロップケーブル用分岐クロージャー１０４，１０４’では、光スプリッタ１０６，１０６’で８分岐されて８本のドロップケーブル１０８，１０８’が接続可能とされているので、幹線の冗長化のために２５％のドロップケーブルの減数が強いられることとなる。本来、ドロップケーブル用分岐クロージャーで分岐された光ファイバは、ＯＮＵ１１０，１１０’への引き込み線（ドロップケーブル）１０８，１０８’として収益を上げるための重要なインフラであり、その数を減らすことは望ましくない。

一方、幹線に障害が発生したときには、２つのドロップケーブル用分岐クロージャーを経由して、障害が発生した側の幹線に接続されているＯＮＵを障害が発生していない側の幹線に接続しているので、幹線に障害が発生した側のＯＮＵと障害が発生していない側の幹線にもともと接続されているＯＮＵとの間、即ち幹線に障害が発生する前と後とで、ドロップケーブル用分岐クロージャーの複数の出力回線の１つとして接続することにより、ＯＮＵに到達する光強度が極端に異なる問題がある。例えば、障害前後の光強度変化を示した図１３によると、特許文献１に記載の冗長方式では、ＯＬＴ１０１からの光出力強度を１００とすると、まず親局内の４分岐の光スプリッタ１０２で１／４の２５になる。光スイッチ１０５の伝送損失は小さいため無視すると、８分岐の光スプリッタ１０６でさらに１／８になり、結局ＯＮＵ１１０には３．１２５の強度の光が届く。これが障害時には、図１３（Ｂ）に示すように、８分岐の光スプリッタを２回通るため（１０６→１０６’）、障害が発生した幹線１０３側のＯＮＵ１１０には０．３９（障害発生前の１２．４８％）の光しか届かないこととなる。即ち、幹線障害の前後で無視できない大きな伝送損失の変化が発生するという問題を有している。さらに多重障害が発生してカスケード的に別の幹線のドロップケーブル用分岐クロージャへの切替が発生すると、その都度光スプリッタを通るため、障害の発生前後で光スプリッタの分岐数分の１の累乗の伝送損失係数（伝送損失係数＝（１／ａ）^ｎ，ここで、ａは光スプリッタの分岐数、ｎはカスケード段数である。）で急激に伝送損失を増大させて信号劣化を招くことから、多重障害に対応できない冗長構成である。例えば、カスケード段数が２になると、ＯＮＵに正常時に到達していた３．１２５の光強度が２桁も小さな０．０４８８（障害発生前の約１．５６％）まで劣化することとなる。

しかも、光パワーモニタ１０７，１０７’に必要な光強度は、入力光の１００分の１のパワーで十分であり、光通信に必要とするほどの光強度を必要としないことから、光スプリッタの出力端子に光パワーモニタを接続してもほとんどのパワーは無駄になる。

本発明は、シンプルでＯＬＴの性能を効率よく利用でき、多重障害にも対応可能で、かつ停電時にも通信途絶が生じないＰＯＮ伝送路冗長化方式を提供することを目的とする。また、本発明は、電気事業用のような高い信頼性を必要とするネットワークへの適用が可能なＰＯＮ伝送路冗長化方式を提供することを目的とする。さらに、本発明は、ＯＮＵへの引き込み回線数を減らさずに冗長構成とすることができるＰＯＮ伝送路冗長化方式を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために請求項１記載のＰＯＮ伝送路冗長化方式は、親局（ＯＬＴ）に接続される幹線を分岐して子局（ＯＮＵ）に繋がる複数のドロップケーブルが接続される光スプリッタよりも上段に、伝送路切替スイッチモジュールを配置し、伝送路切替スイッチモジュールは、幹線に接続される第１の光カプラと、第１の光カプラに接続される非自己保持型光スイッチと、第１の光カプラから分岐させた幹線の下り信号を検知して非自己保持型光スイッチの制御を行う光パワーモニタと、非自己保持型光スイッチに接続される第２の光カプラとを備え、非自己保持型光スイッチのデフォルト側ポートと同じＯＬＴに接続された別の幹線の伝送路切替スイッチモジュールの第２の光カプラの分岐ポートの１つとをバイパス用光ファイバで接続し、光パワーモニタによって幹線の下り信号を検知しているときには非自己保持型光スイッチの接続状態を非デフォルト側で保持し、障害が発生して幹線の下り信号を検知できないときには非自己保持型光スイッチをデフォルト側に切り替えて、障害が発生している幹線に接続されているＯＮＵの接続先幹線を障害の発生していない他の幹線に変更する一方、障害が復旧したときには、幹線の下り信号を光パワーモニタによって検出することにより非自己保持型光スイッチを自動的に元の状態に戻し、上位回線接続先を障害発生前の元の幹線に戻すようにしている。

また、請求項２記載の発明にかかる請求項１記載のＰＯＮ伝送路冗長化方式において、同じＯＬＴから分岐された幹線に備えられたそれぞれの伝送路切替スイッチモジュールの非自己保持型光スイッチのデフォルト側ポートと、他の幹線の伝送路切替スイッチモジュールの第２の光カプラの分岐ポートとは、バイパス用光ファイバでカスケード接続されていることを特徴とする。

また、請求項３記載の発明は、請求項１記載のＰＯＮ伝送路冗長化方式において、地理的に近い場所に設置される隣接幹線の伝送路切替スイッチモジュール同士をバイパス用光ファイバで接続し、隣接幹線を迂回線路として利用するものである。

また、請求項４記載の発明は、請求項１記載のＰＯＮ伝送路冗長化方式において、同一ＯＬＴに接続される複数の幹線を別々の多心ケーブルに分けてドロップケーブル用分岐クロージャーに至る伝送路を敷設し、同一ＯＬＴに接続されているドロップケーブル用分岐クロージャー同士を地理的に近い場所へ設置すると共に、伝送路切替スイッチモジュール同士を接続するバイパス用光ファイバは隣接ＯＮＵ間を経由して敷設されていることを特徴とするものである。

請求項１記載のＰＯＮ伝送路冗長化方式によれば、上位回線接続先を切り替えるスイッチとして非自己保持型光スイッチを用い、その前段に光パワーモニタを設けるようにしているので、ＯＬＴから最終クロージャーまでの区間の幹線に障害が発生したときには自動的に障害幹線を迂回し、尚且つ幹線の障害が除去され復旧したときにも自動的に上位回線接続先を障害復発生前の元の幹線に戻すことができるので、通信が途絶えることがないと共に障害復旧と同時に光強度も元に戻る。しかも、作業員がクロージャーを１つずつ開けて光スイッチを手動で切り替える作業を行わなくて済む。同時に、光スイッチを元に切り替える作業のための高所作業車や警察などへの作業の届け、人件費も必要なくなる。さらに、停電時でも非自己保持型光スイッチがデフォルト側に自動的に切り替わり、回線が維持されるため、配電自動化用の通信回線など、電気事業として電力の復旧のために通信が必要な場合にも利用できる可能性がある。

また、ドロップケーブル用分岐クロージャーの光スプリッタで分岐した光ファイバを全て引き込み線（ドロップケーブル）としてＯＮＵを接続できるため、ユーザーに引き込める回線数を減らさずに、ＯＬＴから最終クロージャーまでの区間で耐障害化を施すことができる。これにより、帯域リソースを有効活用できる。さらに、ＯＬＴおよびＯＮＵには新規機能の追加は不要であり、従来のものをそのまま利用でき、また幹線長よりも接続クロージャー間の距離を短くすることで、幹線を二重化するよりも敷設コストが低く抑えられる。

また、本冗長化方式では光スイッチの切替制御信号はクロージャー部にて得られるので遠隔制御等が不要で、そのための制御回線も必要ない、さらに非自己保持型光スイッチを用いるので、制御信号の生成には光パワーモニタにおいて単にフォトダイオードの出力をトランジスタで増幅する程度で済む。本冗長方式では、非自己保持型光スイッチとして、動作速度は遅くてもよく、より低消費電力のものを選択できる。しかも、光スイッチに波長依存性の小さなものを選ぶことで、将来的に光スプリッタをＡＷＧに交換してＷＤＭ−ＰＯＮとする場合にも適用できる可能性がある。

また、本発明のＰＯＮ伝送路冗長化方式は、幹線に障害が発生したときに、障害が発生した側の幹線に接続されているドロップケーブル用分岐クロージャーと、障害が発生していない側の幹線のドロップケーブル用分岐クロージャーとを、障害が発生していない幹線に並列に接続する冗長構成としているので、幹線に障害が発生する前と後とで、ＯＮＵに到達する光強度が極端に変化（劣化）することがない。例えば、障害前後の光強度変化を示した図９に示すように、ＯＬＴ１からの光出力強度を１００とすると、まず親局内の４分岐の光スプリッタ２で１／４の２５になる。第１の光カプラ５で光パワーモニタ６へ信号を分岐することの伝送損失並びに光スイッチでの伝送損失は小さいため無視すると、２分岐の第２の光カプラ８でさらに１／２の１２．５になった後に、さらに８分岐の光スプリッタ１０で１／８にされて、結局ＯＮＵ１２には１．５６の強度の光が届く。これが障害時には、２分岐の第２の光カプラ８を２回通るため、障害が発生した幹線側のＯＮＵ１２には０．７８（障害発生前の５０％）の光が届くこととなる。即ち、幹線障害の前後で信号強度が半減する程度の伝送損失の変化に抑えることができ、特許文献１に記載の冗長方式の２倍の信号強度が得られる。

以上、本発明のＰＯＮ伝送路冗長化方式によれば、シンプルでＯＬＴの性能を効率よく利用でき、多重障害にも対応可能で、かつ停電時にも通信途絶が生じないため、電気事業用のような高い信頼性を必要とするネットワークへの適用も可能な耐障害化を構築できる。

また、請求項２記載の発明によると、カスケード接続により同一ＯＬＴに接続されている幹線の伝送路切替スイッチモジュールが相互に接続されているので、上位回線接続先が多重化されて多重障害に対応できる。しかも、障害が発生した側の幹線のドロップケーブル用分岐クロージャーと、障害が発生していない幹線のドロップケーブル用分岐クロージャーとが障害が発生していない幹線に並列接続されるので、多重障害によりカスケード的に別の幹線のドロップケーブル用分岐クロージャへの切替が発生しても、第２の光カプラを通過する都度に光が半減するだけなので、特許文献１に記載の冗長方式のような極端な光信号の劣化・伝送損失が起こらず多重障害にも対応できる。例えば、カスケード段数が２になっても、ＯＮＵに正常時に到達していた１．５６の光強度が１／４の０．３９（障害発生前の約２５％）までしか劣化することがなく、これは特許文献１に記載の冗長方式の場合のカスケード段数１の場合のＯＮＵに到達する光強度と同じである。

また、請求項３記載の発明は、請求項１記載のＰＯＮ伝送路冗長化方式において、地理的に近い場所に設置される隣接幹線の伝送路切替スイッチモジュール同士をバイパス用光ファイバで接続し、隣接幹線を迂回線路として利用するので、バイパス用光ファイバの敷設工事が比較的短距離で大規模にならずに済み、工事の手間もコストも削減できる。

また、請求項４記載の発明によると、多心ケーブルを用いた伝送路においてもＯＬＴから最終クロージャーまでの区間で耐障害化が施されることになる。

本発明のＰＯＮ伝送路冗長化方式の基本構成を示す説明図である。伝送路切替スイッチモジュールの一実施形態を示す説明図である。カスケード接続の状態を示す本発明のＰＯＮ伝送路冗長化方式の基本構成図である。多心ケーブルを用いた本発明のＰＯＮ伝送路冗長化方式の一実施形態を示す基本構成図である。多心ケーブルを用いた本発明のＰＯＮ伝送路冗長化方式の市街地での接続構成の一実施形態を示す基本構成図である。伝送路切替スイッチモジュールの概略構造図である。障害発生時の伝送路切替スイッチモジュールの動作状況を説明する図で、（Ａ）は障害発生の瞬間、（Ｂ）は障害発生検知時の非自己保持型スイッチの切り替えの状態を示す。障害復旧後の伝送路切替スイッチモジュールの動作状況を説明する図で、（Ａ）は障害復旧の瞬間、（Ｂ）は障害復旧検知時の非自己保持型スイッチの切り替えの状態を示す。障害発生前後の光信号の損失の変化を示す図であり、（Ａ）は障害発生前、（Ｂ）は障害発生後を示す。従来のＰＯＮ伝送路冗長化方式の基本構成を示す説明図である。図１０のＰＯＮ伝送路冗長化方式の障害発生時の伝送路切替スイッチモジュールの動作状況を説明する図で、（Ａ）は障害発生の瞬間、（Ｂ）は障害発生検知時の非自己保持型スイッチの切り替えの状態を示す。図１０のＰＯＮ伝送路冗長化方式の障害復旧後の伝送路切替スイッチモジュールの動作状況を説明する図で、（Ａ）は障害復旧の瞬間、（Ｂ）は障害復旧検知時の非自己保持型スイッチの切り替えの状態を示す。図１０のＰＯＮ伝送路冗長化方式の障害発生前後の光信号の損失の変化を示す図であり、（Ａ）は障害発生前、（Ｂ）は障害発生後を示す。

以下、本発明の構成を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

ＰＯＮ伝送路において断線時の影響が大きいのは分岐線路よりも幹線であることから、幹線を冗長化する必要がある。ここで、ＰＯＮ伝送路は、通常、集線局内で一度光スプリッタで分岐されているため、同一のＯＬＴに接続するファイバが比較的近い経路に敷設されていることが多い。そのため、隣り合った幹線を互いに予備線路としても利用できれば、線路コストをより低減することが可能となる。一般に伝送路の共有部分は比較的長く、一方で隣り合うドロップケーブル用分岐クロージャー（光スプリッタ）間の距離は短いため、幹線を二重化するよりはクロージャー間を接続した方が、冗長化構成に必要とされる全体のファイバ長は短くなると考えられる。

そこで、本発明のＰＯＮ伝送路冗長化方式は、屋外の光スプリッタの直前に伝送路切替スイッチモジュールを配置し、隣り合うモジュール間をバイパス用光ファイバで接続し、接続先幹線に障害が発生した場合、その配下のＯＮＵを非自己保持型光スイッチによる信号経路の切り替えによって、隣接幹線の配下のＯＮＵと共に隣接幹線に対し並列接続されるように構成されている。

具体的には、図１及び図２に示すように、本実施形態のＰＯＮ伝送路冗長化方式は、親局（ＯＬＴ）に接続される幹線を分岐して子局（ＯＮＵ）１２に繋がる複数のドロップケーブル１１が接続される光スプリッタ１０よりも上段に、伝送路切替スイッチモジュール４を配置し、同一のＯＬＴ１に接続される複数の幹線３，３’，…の間で伝送路切替スイッチモジュール４，４’同士をバイパス用光ファイバ９，９’で接続することにより、隣接幹線３，３’を迂回線路として利用するようにしている。

ここで、伝送路切替スイッチモジュール４は、幹線３に接続される第１の光カプラ５と、第１の光カプラ５に接続される非自己保持型光スイッチ７と、第１の光カプラ５から分岐させた幹線３の下り信号を検知して非自己保持型光スイッチ７の制御を行う光パワーモニタ６と、非自己保持型光スイッチ７に接続される第２の光カプラ８とを備え、ドロップケーブル用分岐クロージャー（例えば図６〜９において符号１８、図４及び５において符号１８_Ａ１，１８_Ａ２並びに１８_Ｂ１，１８_Ｂ２などで示すボックス）に組み込まれている。そして、伝送路切替スイッチモジュール４の非自己保持型光スイッチ７のデフォルト側ポートＢと、同じＯＬＴ１から分岐された他の幹線３’に接続された伝送路切替スイッチモジュール４’の第２の光カプラ８’の分岐ポートの１つとは、バイパス用光ファイバ９で接続されている。つまり、非自己保持型光スイッチ７がデフォルト側ポートＢに切り替わると、このデフォルト側ポートＢに接続されているバイパス用光ファイバ９を介して、障害が発生した幹線３側の伝送路切替スイッチ４と、障害が発生していない幹線３’側の伝送路切替スイッチ４’とが、障害が発生していない幹線側に並列に接続されるので、隣接幹線を迂回線路として利用する冗長構成となる。本実施形態の場合、伝送路切替スイッチモジュール４は、例えば、図２に示すように、第１及び第２の２個の１ｘ２の光カプラ５，８と、同じく１個の１ｘ２の非自己保持型光スイッチ７が配置され、光パワーモニタ６の動作用に電源１３が接続されている。電源１３は、通常、伝送路を敷設する際には電源ケーブルを敷設した電柱を利用しているので、電源ケーブルから分岐させて用いることが簡単である。尚、本実施形態では、伝送路切替スイッチモジュール４は、ドロップケーブル用分岐クロージャーに組み込まれているが、これに特に限られるものでなく、場合によっては、ドロップケーブル用分岐クロージャーとは別の筐体に納めてドロップケーブル用分岐クロージャーの前段に配置するようにしても良い。

非自己保持型光スイッチ７は、電源断でスイッチの接続状態が特定の（デフォルト）状態に戻るという特性を有するものである。この非自己保持型光スイッチ７は、通常（非事故・障害）状態においては常に光スイッチに電圧を加えておく必要があるが、電源断で自動的にデフォルト状態に戻り（隣接幹線への迂回）、さらには電源（および光信号）の復旧で再度自動的に通常状態に復帰するため、運用がシンプルになる。本実施形態の場合、非自己保持型光スイッチ７は、光パワーモニタ６で発生する電流を利用してスイッチング動作が制御されている。例えば、図６に示すように、非自己保持型光スイッチ７への電源供給は光パワーモニタ６の出力を増幅器１４で増幅して与えるようにしている。即ち、非自己保持型光スイッチ７は、光パワーモニタ６でＯＬＴ１からの下り光信号が受信できかつ電源が供給されているときはポートＡとＣとが接続され（非デフォルト状態）、電源あるいはＯＬＴ１からの光入力が失われた場合には自動的にデフォルト状態（Ｂ−Ｃ間が接続）に戻る。

光パワーモニタ６は、受光素子として通常フォトダイオードが用いられており、受光すると微弱な電流を発生する。これをオペアンプ１４のような簡単な電気回路で増幅し、非自己保持型光スイッチ７が要求する閾値以上の電流または電圧にして加えることで、非自己保持型光スイッチ７のスイッチバーをデフォルト状態（図２の左側の状態：Ｂポート）から非デフォルト状態（図２の右側の状態：Ａ−Ｃ間が接続）に切り替えることができる。非自己保持型光スイッチ７への電源供給は光パワーモニタ６の出力を増幅して与えるだけでよく、電源１３かＯＬＴ１からの光入力が失われた場合（電源断）、非自己保持型スイッチ７は自動的にデフォルト状態（Ｂ−Ｃ間が接続）に戻る。また、電源１３およびＯＬＴ１からの光入力が復帰した場合には、自動的にポートＡ−Ｃ間が接続されるため、リセット動作などは不要である。ここで、電源断とは、光パワーモニタ６で受光する光信号（下り信号）が途絶えるか、または増幅器１４を動作させるための電源１３が停電する場合の双方を含む概念であり、光信号（下り信号）が途絶えなくとも電源が停電する場合にはデフォルト状態に切り替わる。例えば、伝送路を敷設した電柱が倒壊して電源ケーブルが断線するような場合は、光ケーブルも少なからずダメージを受けること、場合によっては大きなダメージを受けることが想定されるので、電源断で隣接幹線に強制的に迂回させることは合理的である。

ドロップケーブル用分岐クロージャー（伝送路切替スイッチモジュール４，４’）同士の接続は、図２に示すように、一方の幹線３の非自己保持型光スイッチ７のデフォルト側ポートＢと他方の幹線３’の伝送路切替スイッチモジュール４’の第２の光カプラ８’の分岐ポートとを、バイパス用光ファイバ９で接続することによって、隣接する２本の幹線３，３’の間で相互に保護し合う冗長構成としても良いが、場合によっては図３に示すように、同じＯＬＴ１から分岐された幹線３，…，３’’’に備えられた全てのドロップケーブル用分岐クロージャー（伝送路切替スイッチモジュール４，…，４’’’）同士をカスケード接続するようにしても良い。カスケード接続する場合、両端のクロージャー間も接続することで、ループを構成できる。カスケード接続の場合、障害を起こしていない接続先幹線に接続されるまで、障害を起こした各幹線の配下のＯＮＵは上位回線接続先を切り替えるため、多重障害に対応することができる。ここで、地理的に近い場所に設置される隣接幹線の伝送路切替スイッチモジュール同士をバイパス用光ファイバで接続し、隣接幹線を迂回線路として利用することが好ましい。この場合には、幹線の冗長化に必要とされる光ファイバの全長が少なくできる。

以上のように構成されたＰＯＮ伝送路冗長化方式によれば、接続先幹線の下り信号を検知しているとき、例えば図７（Ａ）に示すように、接続先幹線３に障害が発生していない通常状態では、非自己保持型光スイッチ７の接続状態が非デフォルト側に保持される。すなわち、光パワーモニタ６でＯＬＴ１からの下り光信号が受信でき、かつ電源が供給されているときには、非自己保持型光スイッチ７はポートＡとＣが接続される。しかし、接続先幹線３に障害が発生するなど、下り信号を検知できないときには、図７（Ｂ）に示すように、非自己保持型光スイッチ７の前段にある光パワーモニタ６で光信号断が検出されるため、光パワーモニタ６からの制御電圧が低下しあるいは消失し、非自己保持型光スイッチ７の切替制御が自動的に行われる。非自己保持型光スイッチ７はポートＢとＣが接続される（デフォルト）状態となる。つまり、図９（Ｂ）に示すように、非自己保持型光スイッチ７をデフォルト状態に切り替えて、バイパス用光ファイバ９を介して他の幹線３’に接続されている他の伝送路切替スイッチモジュール４’の第２の光カプラ８’を介して光スプリッタに接続されたＯＮＵ１２の接続先幹線を他の幹線３’に変更する。しかも、本発明のＰＯＮ伝送路冗長化方式は、障害が発生した幹線側の伝送路切替スイッチモジュール４（ドロップケーブル用分岐クロージャー）を、障害が発生していない幹線側の伝送路切替スイッチモジュール４’（ドロップケーブル用分岐クロージャー）と、障害が発生していない幹線３’に対して並列に接続することにより、障害が発生した幹線３側のＯＮＵ１２にも障害発生前の５０％の光強度で下り光信号が届くこととなる。このため、停電時にも通信回線が失われることはない。

また、幹線の障害が除去され復旧したときには、図８（Ａ）に示すように、幹線の下り信号がドロップケーブル用分岐クロージャーの非自己保持型光スイッチ７まで届いているので、非自己保持型光スイッチ７の前段にある光パワーモニタ６で光信号・下り信号が検出される。そして、図８（Ｂ）に示すよう、光パワーモニタ６からの制御電圧がかかって非自己保持型光スイッチがポートＢからＡに自動的に切り替わり、元の状態（Ａ−Ｃ間が接続）に戻る。これにより、上位回線接続先を障害発生前の元の幹線に自動的に戻す。同時に、障害復旧後の幹線に接続されるＯＮＵ１２には、図９（Ａ）に示すように、障害発生前の光強度（１．５６）に戻る。

図４に多心ケーブルを用いた伝送路における冗長構成の実施形態の一例を示す。尚、本実施形態におけるＯＬＴやそれに接続される伝送路の構成は、図中の符号に添えるアルファベットと数字で区別している。一般に光ファイバ伝送路の敷設には多心ケーブル１５，１６が用いられている。この場合、集線局からは一般に多心ケーブル１５で比較的長い距離（〜数ｋｍ）を敷設され、途中でケーブル分岐用クロージャー１７にて多心ケーブル１５がさらに複数の多心ケーブル１６に分岐され、その後ドロップケーブル用分岐クロージャー１８_Ａ１，１８_Ａ２並びに１８_Ｂ１，１８_Ｂ２で複数のドロップケーブルに分岐される。

通常、集線局には複数のＯＬＴ（または１台のＯＬＴ内に複数の光インターフェース）１_Ａ，１_Ｂがあり、多心ケーブルも複数接続されているため、各ＯＬＴ１_Ａ，１_Ｂの１段目の分岐において各分岐線３_Ａ１と３_Ｂ１、３_Ａ２と３_Ｂ２を別々の多心ケーブル１５へ収容する。図４では説明を簡単にするため、２分岐としており、３_Ａ１と３_Ｂ１、３_Ａ２と３_Ｂ２をまとめてケーブル化している。その後、ケーブル分岐クロージャー１７を経由してドロップケーブル用分岐クロージャー１８_Ａ１，１８_Ａ２並びに１８_Ｂ１，１８_Ｂ２に至る伝送路を敷設し、同一ＯＬＴ１_Ａあるいは１_Ｂに接続されているドロップケーブル用分岐クロージャー１８_Ａ１，１８_Ａ２あるいは１８_Ｂ１，１８_Ｂ２同士を地理的に近い場所へ設置する。具体的には、例えばＯＬＴ１Ａに接続されている幹線３_Ａ１，３_Ａ２のドロップケーブル用分岐クロージャー１８_Ａ１，１８_Ａ２同士、並びにＯＬＴ１_Ｂに接続されている幹線３_Ｂ１，３_Ｂ２のドロップケーブル用分岐クロージャー１８_Ｂ１，１８_Ｂ２同士を地理的に近い場所へ設置する。そして、伝送路切替スイッチモジュール４_Ａ１，４_Ａ２同士並びに４_Ｂ１，４_Ｂ２同士を接続するバイパス用光ファイバ９_Ａ，９_Ｂは隣接ＯＮＵ１２_Ａ１，１２_Ａ２並びに１２_Ｂ１，１２_Ｂ２間を経由して敷設される。このように接続することで、ＯＬＴ_１Ａ，_１Ｂから最終クロージャー１８_Ａ１，１８_Ａ２並びに１８_Ｂ１，１８_Ｂ２までの区間で耐障害化が施されることになる。

ＰＯＮの伝送路は市街地であれば碁盤目状に敷設されることが多い。この場合に本発明のＰＯＮ伝送路冗長化方式を用いると、例えば図５のようにクロージャー間を接続することが可能である。

なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、非自己保持型光スイッチや光カプラの挿入による伝送損失の増加が無視できないほどに大きなものとなる場合には、ＯＬＴの光源出力を大きくする、光増幅器を用いるなどの対策が必要となることもある。

１，１_Ａ，１_ＢＯＬＴ
２光スプリッタ
３，３’，３_Ａ１，３_Ｂ１，３_Ａ２，３_Ｂ２幹線
４，４’，４_Ａ１，４_Ｂ１，４_Ａ２，４_Ｂ２伝送路切替スイッチモジュール
５，５’ 第１の光カプラ
６，６’ 光パワーモニタ
７，７’ 非自己保持型光スイッチ
８，８’ 第２の光カプラ
９，９’，９”，９’’’，９_Ａ，９_Ｂ，バイパス用光ファイバ
１０，１０’，１０”，１０’’’ 複数のドロップケーブルが接続される光スプリッタ

Claims

親局（ＯＬＴ）に接続される幹線を分岐して子局（ＯＮＵ）に繋がる複数のドロップケーブルが接続される光スプリッタよりも上段に、伝送路切替スイッチモジュールを配置し、
前記伝送路切替スイッチモジュールは、
前記幹線に接続される第１の光カプラと、前記第１の光カプラに接続される非自己保持型光スイッチと、前記第１の光カプラから分岐させた幹線の下り信号を検知して前記非自己保持型光スイッチの制御を行う光パワーモニタと、前記非自己保持型光スイッチに接続される第２の光カプラとを備え、
前記非自己保持型光スイッチのデフォルト側（駆動電力が加えられていない場合の接続先）ポートと同じ前記ＯＬＴに接続された別の幹線の前記伝送路切替スイッチモジュールの前記第２の光カプラの分岐ポートの１つとをバイパス用光ファイバで接続し、
前記光パワーモニタによって前記幹線の下り信号を検知しているときには前記非自己保持型光スイッチに切替制御信号を与えて接続状態を非デフォルト側に保持し、障害が発生して前記幹線の下り信号を検知できない、または電源が失われたときには前記非自己保持型光スイッチをデフォルト側に切り替えて、障害が発生している幹線に接続されているＯＮＵの接続先幹線を障害の発生していない他の幹線に変更する一方、障害が復旧したときには、前記幹線の下り信号を前記光パワーモニタによって検出することにより前記非自己保持型光スイッチを自動的に元の非デフォルト側に戻し、上位回線接続先を障害発生前の元の幹線に戻すことを特徴とするＰＯＮ伝送路冗長化方式。
同じＯＬＴから分岐された幹線に備えられたそれぞれの前記伝送路切替スイッチモジュールの前記非自己保持型光スイッチのデフォルト側ポートと、他の幹線の前記伝送路切替スイッチモジュールの第２の光カプラの分岐ポートとは、バイパス用光ファイバでカスケード接続されていることを特徴とする請求項１記載のＰＯＮ伝送路冗長化方式。
地理的に近い場所に設置される隣接幹線の前記伝送路切替スイッチモジュール同士を前記バイパス用光ファイバで接続し、隣接幹線を迂回線路として利用するものである請求項１記載のＰＯＮ伝送路冗長化方式。
同一ＯＬＴに接続される複数の幹線を別々の多心ケーブルに分けてドロップケーブル用分岐クロージャーに至る伝送路を敷設し、同一ＯＬＴに接続されているドロップケーブル用分岐クロージャー同士を地理的に近い場所へ設置すると共に、前記伝送路切替スイッチモジュール同士を接続する前記バイパス用光ファイバは隣接ＯＮＵ間を経由して敷設されていることを特徴とする請求項１記載のＰＯＮ伝送路冗長化方式。