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JP5652889B2 - 受動的光ネットワーク(pon)インバンド光学的時間範囲反射率測定器(otdr) - Google Patents

受動的光ネットワーク(pon)インバンド光学的時間範囲反射率測定器(otdr) Download PDF

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Description

本実施形態は、一般的にセンシングに関するものであり、特に受動的光ネットワークにおける光パルス試験のためのシステム及び方法に関するものである。
光学的時間範囲反射率測定器(OTDR)は光リンクの特徴および診断のための非常に重要なツール(または、「機能」)である。光学的時間範囲反射率測定器(OTDRともいう)の一般的な概念は、光リンクへ光パルスを送信し、時間の関数としてリンクから反射信号を測定することである。光パルスは、プローブパルスとしてより明確に知られており、パルスまたはOTDR信号と呼ばれる。本明細書の文脈では、光リンクは、一般的に光ファイバ通信リンクだけであり、単にリンクとも呼ばれる。反射信号は、また返信された信号又は受信された信号として知られている。また、本明細書の文脈において、もし他に注意されない場合、3つの用語は相互に交換可能に使用される。反射信号の分析は、光ファイバー(一般に、単にファイバーと呼ばれる)の特性を含むリンクの物理的特性を計算できるようにする。図1は、時間に対する返信された信号のパワーOTDRダイアグラムの一例を示す。リンクの物理的特性は、返信されたパルスの傾斜が滑らかでない、「事象」として知られている領域として返信されたパルスのダイアグラムで示される。ライン(100)の傾斜は1キロメートル当たりのファイバー損失の2倍である。受信光学信号(レイリー後方散乱信号)は、開始された1マイクロ秒パルスから下降した約45dBである。リンクに関する事象の例は限定されないが、良くない接続(102)、(非常に小さい半径での)ファイバー(104)における屈曲、及び平坦化されたファイバー(106)を含んでいる。セクション(108)は、角度のあるファイバー、低反射率の端末または切断ファイバーを含む実施形態を示している。
返信された信号は、次のものを含む成分に由来する:
A.ァイバーに沿って分布したランダムの散乱点から発生するレイリー後方散乱信号。後方散乱信号として知られている返信された信号は、光パルスの長さに沿って生成された多数の小さな反射の総和の結果である。限定しない実施形態において、プローブパルスが1nsec(ナノ秒)持続する場合、当該パルスによって「照明された」ファイバーの量はパルス1ナノ秒持続することによって照明されるファイバーの量の1/1000である。この実施形態において、1ナノ秒パルスの返信後方散乱信号は、1マイクロ秒パルスと比較して30dB低下する。パルスサイズと等価な反射信号がファイバーのより短い長さと等しいので、1ナノ秒パルスは、ファイバー中で、事象が正確にどこに生じるかのより高い精度(より少ない不確実性)を促進して、光ファイバーのより高い間隔分解能を可能にする。1マイクロ秒パルスが約100メータ解像度を提供することができる現在の実施形態において、1ナノ秒パルスは約0.1Mの解像度を提供することができる。このため、通常、OTDRは長いパルスで最初の走査が始まり迅速にファイバー上の事象の領域を測定し、然る後に、必要に応じて特異的な事象では短いパルスで走査が「急増する」。
B.接続、コネクター、スプリッタおよび繊維端面を含むリンクの屈折率における不連続性からの反射。これらに限定されないがこれらの不連続性からの反射にはレーリーの後方散乱とは異なっている特徴がある。例えば、反射パルスの振幅は後方散乱させられた信号より一般に、はるかに大きく、典型的にはファイバーの光パルスの長さよりはるかに短い物理的な範囲で局在化される。反射信号パワーは、反射を引き起こしたリンク上の入射信号のパワーおよび不連続(事象)の反射率に依存する。
OTDR機能は受動的光ネットワーク(PON)の中で使用される重要なツールである。PONが、信頼できる通信ネットワークのための物理的な基礎を提供するために使用される場合、ネットワーク及び設置の条件に、この信頼性を保証する診断のツールが伴わなければならない。典型的には、PONネットワークには(約何十キロメートルまで)の長距離の光ファイバーリンクがある。ファイバーリンクは田園地帯にある場合があり、しばしば埋設されており、この物理的プラントの配置不良や劣化を困難なタスクにしている。OTDR機能は、リンクの不良点の位置決め及びリンクの劣化の原因を理解することにおいて非常に重要になりえる。
光ネットワークユニット(ONU)設置(立ち上げ)に先立ち、あるいはその間に、ファイバー、接続およびカプラーの質をチェックするために、OTDRツールはファイバー設置の間にONで使用される。OTDRツールは、また、物理的接続性を確認するため、劣化した或いは損失したONUをサービス中に検知して(物理的ダメージ、応力または時間的劣化などの)高い損失・ファイバーの曲がりを特定するため、修繕の人員を派遣するに先立ちONUへのファイバーがどこで高い損失を有しているかを識別するために、通常の操作中に使用することができる。OTDRは、また、サービス状態(任意の/部分的なONUとの通信断絶)の検出、及びファイバーがどこで損失したか(切断あるいは高い曲がり損失)を識別するために使用される。
従来のOTDR試験用装置に対してPONでのOTDRの実行がなされている。光ネットワークとしてのPONは、一般に長尺繊維と、長尺繊維によって増加したリンク予算と、信号を減ずる光分割とを特徴としている。通常、ONは、付加的な微小な分割と共に、大きい分割点(1:8、1:16或いは1:32などのスプリッタが一般的である)を有している。
図2、すなわちEPONネットワークの図を参照すると、OLT(ネットワーク・プロバイダーの光回線伝送装置)(200)は、光ファイバーネットワークリンク(204)、(206A)、(206B)、(206N)を介してONU(ユーザに関連した光ネットワークユニット)(208A)、(208B)、(208N)と通信する。受動的光学スプリッタ(210)はOLT(200)のONU(208A)、(208B)、(208N)と通信することを促進する。ONU(現在の実施形態において、(208A)、(208B)および(208N))の方向のスプリッタからなおリンクの1以上の部分は、リンクの「アーム(arm)」として知られている。ONU(200)は、コアネットワーク(222)に、ネットワークスイッチ(220)によってユーザ接続を典型的にも促進する。ホストとして知られている制御装置(224)は、PONの命令、制御および測定などの機能を提供することができる。PONは当該技術において知られており、当業者は、特定の応用のために、限定されないが、スタンドアロン或いは統合されたものを含む要素の構成を選ぶことができる。
スプリッタによる高い損失と、反射信号の前方及び後方への伝播の両方においてこの損失を見るという事実の結果として、OTDR信号は強く減衰し、分割の後に起こるものを確かめることを困難にする。限定されない1つ実施形態において、各方向の光学的減衰(ファイバー、スプリッタ、コネクター等)は、60dBの2方向の損失のために30dB範囲に存在し得る。点の最遠端部の反射は、前方に伝播するOTDRプローブ信号を−15dB〜−45dB下回る場合がある。それは、−75dB〜−105dBの感度レベルが受信器で必要であることを意味する。
加えて、ONには追加の複雑な問題がある。OLTから前方に伝播するプローブパルスは、スプリッタによって分割され、すべてのスプリッタアームに同時に送信される。アームはそれぞれ、OTDRに向かって反射信号を後方に生成する。しかしながら、OTDRに向かって信号が移動するにつれて全てのONUからの信号及び後方散乱反射が組み合わされるので、1つの特定のスプリッタアームにおける事象から微小な変化を認ることに課題が存在する。事象が視認できても、事象がどのアームに生じるか識別することは典型的には可能ではない。
従来の解決策は2つの広いカテゴリーに分類される。解決策の第1のカテゴリーは、スタンドアロンのOTDR試験用装置である。もしリンクに問題があれば、当該リンク用のファイバーがネットワーク装置から分離され、OTDR試験用装置はネットワーク装置の代わりにファイバーに接続される。また、OTDR試験用装置は、リンクの試験を行なう。本明細書の文脈では、ネットワーク装置はネットワークデバイスおよびユーザ装置に限定されないが、含んでいる。リンクに関する問題がネットワークデバイスに近いリンクの側にあると思われる場合、OTDR試験用装置は、ネットワークデバイスの代わりに接続することができる。それはPONの場合にはOLTである。リンクに関する問題がユーザ装置に近いリンクの側にあると思われる場合、OTDR試験用装置は、ユーザ装置の適所に接続することができる。それはPONの場合にはONUである。一般に、ネットワークデバイスは複数のユーザ装置への中心に捜し出された技術提供サービスである。また、ユーザ装置は、ネットワークデバイスにリンクを供給する顧客側の場所にある技術である。ネットワークの異なるポイントでOTDRを接続することは、ネットワークデバイスとユーザ装置の間に位置したスプリッタを横断する信号を分析する際に上述した困難さにより必要なことがある。これらの実例では、サービスはPONの物理的なインフラストラクチャーに中断されるが、これはすべてのユーザがOTDR試験の間にサービスを失うことを意味している。ユーザは、文脈によっては、顧客、クライアントおよび加入者とも呼ばれる。加えて、この試験は、技術者が物理的な試験を促進することに積極的に介在することを要求する。ネットワークがOTDR試験の間にサービスを提供しないので、OTDR試験用装置はサービスを提供するために使用される同じ波長を使用することができ、このことは、本明細書においてはデータ信号伝送波長を使用することをいう。
従来の解決策の第2のカテゴリーは、1625または1675ナノメーター(nm)の領域(それは産業において一般的である)を使用し、現在の基準(ITU−TL.66のような)でメンテナンス波長と呼ばれて、中心に集められたOTDR試験用装置(例えばスタンド・アロンの装置)を使用することに基づく。本明細書の文脈では、1625nm〜1675nmの範囲を16XYと呼ばれる。これらの波長がPON波長から分離された波長分割多重(WDM)になりえるので、これらの波長は使用され、PONでサービスを干渉しない。ユーザ間の波長提供サービスと異なっている波長を使用して、OTDRが動作するので、この方法はアウトバンドとして知られている。また、ユーザに対する貢献はOTDRの間に中断されない。顧客への/提供サービスのための業界基準通信波長は、EPON/GPON、下流に(DS)信号(単繊維方法)として、EPON/GPONの1480nmから1500nmおよびそれとしてのITU−TG.984.2およびIEEE802.3ahで指定された、上流(US)1260nmから1360nmとしての信号。顧客への/提供サービスのための他の波長は、10GEPON/XGPONを下流(DS)に含んでいる、信号(単繊維方法)として、10GEPON/XGPONの1575−1580nmの範囲およびそのITU−TG.987.2およびIEEE802.3av内で指定された、上流(US)に1260−1280nmの範囲のような信号。これらの下流・上流ストリームの波長は、この明細書中ではそれぞれ15XYと13XYという。
1G(毎秒1ギガビット)回線速度用の現在のON通信プロトコルは、IEEE802.3ah−1GEPON(ギガビット・イーサネット(登録商標)PON)、FSAN(フルサービス利用ネットワーク)およびITU−TG.984.1/G.984.2/G.984.3/G.984.4GPON(ギガビットON)。
10GEPON(10ギガビット・イーサネット(登録商標)ON)のためのIEEE802.3avプロトコルおよびITU−TG.987.1/G.987.2/G.987.3/G.988XGPON(10ギガビットのON)も知られている。現在の通信プロトコルを使用するONインコミュニケーションの一般的な概念は、OLTから最初の波長で下流の伝送を使用するONUまで放送、および二次波長を使用して、すべてのONUからOLTまでアップストリームの伝送を多重化する(TDM)時分割を含んでいる。
通信プロトコルは、異なるユーザメディアアクションを管理し制御する。1GEPONおよび10GEPON制御・プロトコルは、IEEE802.3ah(64および65節)およびIEEE802.3avの節(76及び77)で規定された、マルチポイント制御・プロトコル(MPCP)によって定義される。MPCPはパケットベースである。主なMPCPの概念は、MPCPパケットのタイムスタンピング(time−stamping)と、上流への伝送スロットを表示するためにダウンストリームにグラントパケットを送信すること、キューおよび自動発見で報告されたデータおよび登録プロトコルで報告されたデータを示すために上にリポートパケットを送信することを含む。GPON伝送制御プロトコル(GTC)はITU G.984.3で定義され、XGPONはITU G.987.3で定義され、GTCフレームで提供されるGTCヘッダーによって行われた管理を含んでいる。
1GEPONと10GEPONは、またIEEE802.3ahで定義された高位レベル調節プロトコル、操作、管理および保守(OAM)プロトコルを含んでいる。また、OAMプロトコルはパケットベースである。GPONとXGPONのより高いレベル・プロトコルは、ITU G.984.3およびG984.4およびXGPONのためのITU G987.3およびG.988で定義された2つのタイプのメッセージ、すなわちPLOAMメッセージおよびOMCIメッセージによって実行される。
次世代アクセス(NGA)プロトコルは、NGPON1として注目されるGPON次世代プロトコルを含んでいる。それはXGPON1(10G/2.5G)およびXGPON2(10G/10G)を含んでいる。
図3は従来のアウトバンドOTDRシステムを示す。典型的には、OTDR試験用装置(300)はスタンドアロンで高価である。したがって、OTDR試験用装置は典型的に共用資源である。共有は、上記の光学的スイッチおよびオプティカル・カプラ(302)を使用して、典型的になされる。適切なリンクに問題がある場合に限り、OTDR試験用装置はリンクに接続される。OTDR信号(プローブパルス)(304)はOTDR(300)からWDM(302)を介してリンク(204)へ送信される。OTDR信号(返信)(306)はOTDR(300)によってWDM(302)を介して受信される。スプリッタの後の問題があり、位置が次に重要な場合、OTDR試験用装置はONUで接続することができる。例えば、OTDR(300)はユーザに場所がもたらされ、そしておよびONU-1(208A)と置換されることができ、それゆえリンクのアームの試験のためにファイバー(206A)を使用する。この方法のさらなる拡張では、何人かのオペレーターは接続された16XYnm反射器、典型的にはファイバーブラッグ回折格子(FBG)反射器を追加し、各ONUでOTDR信号を反射して、異なった経路が見られることを可能にする。OTDR試験用装置は、典型的には中央局(CO)(308)または近くの設備に位置する。単一のPONは示されるが、典型的に、OTDR試験用装置は、制御装置の管理の下で多くの光ファイバスイッチおよびオプティカル・カプラによって複数のPONに接続される。この解決策は複雑さおよびコストのために広く展開しない。
したがって、リンクの監視とスマートな警報、とりわけPONのOTDRをより頻繁に実行することを含む、リンクの分析をより頻繁に実行し、従来の解決策より低いコストでユーザのためのサービスを維持するニーズがある。
本実施形態の教示によれば、次のものを含むシステムが提供される。
前記システムは、
リンクに動作可能に接続され、OTDR信号を送信するように構成された光学的時間範囲反射率測定(OTDR)送信器、およびOTDR信号を受信するように構成されて、前記リンクに動作可能に接続されたOTDR受信器を含むネットワーク装置と、
前記リンクに動作可能に接続されたネットワークデバイスを備え、
前記ネットワークデバイスは、測定される試験時間中に前記リンク上のOTDR信号を送信するOTDR送信器を始動させるように構成され、前記測定される試験時間は、前記リンクの通信プロトコルに基づいており、
ここで、前記測定される試験時間中にデータ信号はネットワーク装置に送信されず、また、ここで、ネットワークデバイスを測定される試験時間中はデータ信号を送信し、
前記システムはさらに、前記OTDR受信器に動作可能に接続された処理システムを備え、該処理システムは、OTDR試験結果を提供するOTDR信号を処理するように構成されていることを特徴とする。
随意の実施形態では、ネットワーク装置はネットワークデバイスに含まれている。別の随意の実施形態では、ネットワークデバイスは光回線伝送装置(OLT)である。別の随意の実施形態では、ネットワーク装置はOLTに含まれている。また、OTDR送信器は13XYnm OTDR試験信号を下流に送信するために構成される。別の随意の実施形態では、測定される試験時間はリンクに基づいて計算される。
随意の実施形態では、前記システムは、前記リンクに動作可能に接続された少なくとも1つのユーザ装置を含んでいる。別の随意の実施形態では、ネットワーク装置は少なくとも1つのユーザ装置に含まれている。
随意の実施形態では、OTDR試験結果はデータ信号を使用して、前記リンクを介して送信される。別の随意の実施形態では、ネットワーク装置はネットワークデバイスに含まれており、前記OTDR試験結果がユーザ装置のOTDR送信器を使用して、リンクを介して送信され、ネットワークデバイスで前記OTDR受信器を使用して受信される。別の随意の実施形態では、ネットワーク装置はネットワークデバイスに含まれており、前記OTDR試験結果がネットワークデバイス中のOTDR送信器を使用して、リンクによって送信され、ユーザ装置の中でOTDR受信器を使用して受信される。
随意の実施形態では、試験時間はネットワークデバイスと少なくとも1つのユーザ装置の間のラウンド・トリップ時間に基づいて計算される。別の随意の実施形態では、ネットワーク装置は、ネットワークデバイス、および少なくとも1つのユーザ装置と離れているスタンドアロンのOTDR試験用装置に含まれている。別の随意の実施形態では、少なくとも1つのユーザ装置の少なくとも1つは測定される試験時間中にリンク上でOTDR信号を送信する、OTDR送信器を始動させるネットワークデバイスに通知するように構成される。別の随意の実施形態では、少なくとも1つのユーザ装置の少なくとも1つは測定される試験時間中にリンク上のOTDR信号を送信する、OTDR送信器を始動させるように構成される。別の随意の実施形態では、少なくとも1つのユーザ装置は光ネットワーキングユニット(ONU)である。別の随意の実施形態では、ネットワーク装置は、15XYnm OTDR試験信号を上流に送信するために構成されたONUおよびOTDR送信器に含まれている。
随意の実施形態では、リンクは光ファイバー通信リンクである。別の随意の実施形態では、リンクは受動的光ネットワーク(PON)用に構成される。別の随意の実施形態では、OTDR信号はインバンド・信号である。
本実施形態の教示によれば、次のものを含むシステムが提供され、前記システムは、リンクに動作可能に接続され、OTDR信号を送信するように構成された光学的時間範囲反射率測定(OTDR)送信器、および該OTDR信号を受信するように構成されて、前記リンクに動作可能に接続されたOTDR受信器を含むネットワーク装置と、前記ネットワーク装置に動作可能に接続されたネットワークデバイスを備え、前記測定される試験時間中にリンク上で前記OTDR信号を送信するOTDR送信器を始動させるように構成され、前記測定される試験時間が、前記リンクの通信プロトコルに基づいており、前記測定される試験時間中データ信号中は前記ネットワーク装置に送信されず、前記ネットワークデバイスが測定される試験時間中データ信号を送信し、前記システムは、さらに前記測定される試験時間中にデータ信号を送信させた少なくとも1つのユーザ装置を備え、前記少なくとも1つのユーザ装置は前記リンクに動作可能に接続され、前記システムは、さらに前記OTDR受信器に動作可能に接続された処理システムを備え、前記処理システムは前記OTDR試験結果を提供するOTDR信号を処理するように構成されていることを特徴とする。
本実施形態の教示によれば、次のものの工程を含む方法が提供され、前記方法は、OTDR送信器に動作可能に接続されたリンク上の測定される試験時間中に前記OTDR信号を送信するネットワーク装置への光学の時間範囲反射率測定(OTDR)送信器を始動させる工程を含み、前記測定される試験時間は前記リンクの通信プロトコルに基づき、前記測定される試験時間中データ信号はネットワーク装置に送信されず、前記リンクに動作可能に接続された前記ネットワークデバイスは、測定される試験時間中にデータ信号を送信することが可能であり、前記方法は、さらにネットワーク装置へのOTDR受信器でOTDR信号を受信する工程を含み、前記OTDR受信器は前記リンクに動作可能に接続され、前記方法は、さらに前記OTDR試験結果を提供するために前記OTDR受信器に動作可能に接続された処理システムによって前記受信されたOTDR信号を処理する工程を含むことを特徴とする。
随意の実施形態では、ネットワーク装置はネットワークデバイスに含まれている。別の随意の実施形態では、ネットワークデバイスは光回線伝送装置(OLT)である。別の随意の実施形態では、ネットワーク装置は前記OLTに含まれている。また、前記OTDR送信器は13XYnm OTDR試験信号を下流に送信するために構成される。別の随意の実施形態では、測定される試験時間はリンクに基づいて計算される。
随意の実施形態では、前記方法は、動作可能に前記リンクに接続された少なくとも1つのユーザ装置を含んでいる。別の随意の実施形態では、前記ネットワーク装置は前記少なくとも1つのユーザ装置に含まれている。別の随意の実施形態では、前記OTDR試験結果はデータ信号を使用して、前記リンクを介して送信される。別の随意の実施形態では、前記ネットワーク装置は前記ネットワークデバイスに含まれており、前記OTDR試験結果が前記ユーザ装置の前記OTDR送信器を使用して、前記リンクを介して送信され、前記ネットワークデバイスの前記OTDR受信器を使用して受信される。別の随意の実施形態では、前記ネットワーク装置は前記ネットワークデバイスに含まれており、前記OTDR試験結果がネットワークデバイスの前記OTDR送信器を使用して、前記リンクを介して送信され、ユーザ装置の前記OTDR受信器を使用して受信される。随意の実施形態では、試験時間は、ネットワークデバイスと少なくとも1つのユーザ装置の間でラウンド・トリップ時間(RTT)に基づいて計算される。
随意の実施形態では、ネットワーク装置はネットワークデバイス、および少なくとも1つのユーザ装置から分離されたスタンドアロンOTDR試験用装置に含まれている。別の随意の実施形態では、前記少なくとも1つのユーザ装置の少なくとも1つは測定される試験時間中に前記リンク上でOTDR信号を送信するOTDR送信器を始動させるネットワークデバイスに通知するように構成される。別の随意の実施形態では、少なくとも1つのユーザ装置の少なくとも1つは測定される試験時間中にリンク上でOTDR信号を送信するOTDR送信器を始動させるように構成される。別の随意の実施形態では、少なくとも1つのユーザ装置は光ネットワーキングユニット(ONU)である。別の随意の実施形態では、ネットワーク装置は、15XYnm OTDR試験信号を上流に送信するために構成されたONUおよびOTDR送信器に含まれている。
随意の実施形態では、リンクは光ファイバー通信リンクである。別の随意の実施形態では、リンクは受動的光ネットワーク(ON)用に構成される。別の随意の実施形態では、OTDR信号はインバンド・信号である。
本実施形態の教示によれば、方法が提供され、前記方法は、
光学時間範囲反射率測定(OTDR)送信器に動作可能に接続されたリンク上で測定される試験時間中の前記OTDR信号を送信するネットワーク装置へのOTDR送信器を始動させる工程を含み、前記測定される試験時間は前記リンクの通信プロトコルに基づき、前記測定される試験時間中にデータ信号が前記ネットワーク装置に送信されず、少なくとも1つのユーザ装置が測定される試験時間中のデータ信号を送信するようにされ、前記少なくとも1つのユーザ装置が動作可能に前記リンクに接続され、前記方法は、さらに前記ネットワーク装置へのOTDR受信器でOTDR信号を受信する工程を含み、前記OTDR受信器は前記リンクに動作可能に接続され、前記方法は、さらに前記OTDR試験結果を提供するために前記OTDR受信器に動作可能に接続された処理システムによって前記受信されたOTDR信号を処理する工程を含むことを特徴とする。
添付図面を参照しながらあくまでも一例としての実施形態をここで述べる。
図1は、時間とともに返信のパワーのOTDR図の例を示す。 図2はEPONネットワークの図である。 図3は従来のアウトバンドOTDRシステムを示す。 図4は、PONでのインバンドOTDRを実行するためのシステムの図である。 図5Aは標準作業の試行錯誤の例を提供する図である。 図5Bは、ONUで活動的な反射の試行錯誤の例を提供する図である。 図6は、インバンドOTDR機能用の装置の例示的な実施の概要図である。 図7は、ユーザ装置へのインバンドOTDRを実行するための方システムの図である。 図8は、統合アウトバンドOTDRを備えたOLTのダイアグラムである。
本実施形態によるシステムおよび方法の原理および動作は、添付図面および明細書を参照して一層よく理解されるであろう。本実施形態は、PONの特定の光学の時間範囲反射率測定(OTDR)中に、リンクの分析を行なうためのシステムである。前記システムと方法は、ユーザのためのサービスを維持しつつ、リンクの試験をより頻繁に、従来の解決策より低コストで促進する。
一実施形態では、OTDR試験は、リンク上でOTDR試験を行なうために、インバンドOTDR試験と呼ばれるネットワークのデータ信号伝送波長を備えた通信プロトコルを使用する。言いかえれば、OTDR信号(プローブパルス)はネットワークのネットワークデータ・信号のような通信プロトコルによって扱われる。ネットワークデバイスは、典型的には、リンクによって少なくとも1つのユーザ装置に動作可能に接続される。OTDR測定が行なわれる場合、ネットワークデバイスは測定される試験時間中にOTDR試験を行なうネットワーク装置へのデータ伝送信号を停止させるユーザ装置に通知する。本明細書の文脈では、データ信号は、サービス・プロバイダーによってネットワークの維持に使用される試験信号と比較して、ユーザにサービスを提供するためにリンク上で送信された制御信号と情報信号のすべてをいう。ネットワーク装置はOTDR送信器およびOTDR受信器で構成される。測定される試験時間はネットワークの通信プロトコルに基づく。好ましい構成は、ネットワーク装置のOTDR送信器およびOTDR受信器がネットワークデバイスに含まれていることである。ネットワークデバイスは、測定される試験時間中にリンク上でOTDR信号を送信するためにOTDR送信器を始動させる。OTDR受信器は、リンクに動作可能に接続され、OTDR信号を受信するように構成される。処理システムは、OTDR受信器に動作可能に接続され、OTDR試験結果を提供するOTDR信号を処理するように構成される。一実施例では、ネットワークデバイスはアップストリームの波長を使用して、下流にOTDR信号を送信する。インバンドOTDR試験を促進して、ONUからアップストリームのデータ信号が停止されている間に、反射されたOTDR信号は、ネットワークデバイスで受信される。OTDR試験中に、データ信号がOTDR試験を行なうネットワークデバイスから送り続けることができることに注意されたい。
インバンドOTDRがOTDR試験を行なうためにネットワークの通信プロトコルを使用するので、OTDR測定に必要な時間は、典型的には、ほぼ他のグローバルネットワークの事象に必要な時間と同様に、当該技術ではユーザに対するサービスの中断とは考えられない。その結果、インバンドOTDR試験は、ユーザに対する貢献を維持し、データ信号伝送波長を使用する従来のOTDR試験と比較して、リンクを容易に利用可能に、より頻繁な試験を促進する。それは、ユーザへのサービスを分割させて、それゆえ典型的にはできるだけ希に行なわれる。データ信号伝送波長およびインバンド・信号を使用して、OTDR試験が行なわれるので、比較的より高価な構成を使用するアウトバンドOTDRと比較して、比較的より安い構成は使用することができる。さらに、OTDRの構成はネットワークの装置に統合され、スタンドアロンのOTDR試験用装置と比較して、典型的にそれほど高価でないものと同じ受信フロントエンドを使用することができる。
本明細書は、明確性のために、しばしばたった1つのONUを指すPONを使用することに注意されたい。しかしながら、これは、システムと方法が本明細書の記載によって限定されることを示唆しない。PONは典型的には多数のONUを有している。また、この方法は同様の運用上の能力を有している他のタイプのネットワークに適用することができる。また実施形態が、正確さと無関係の利便性があると見られるか、さもなければ、記載された例示的な装置であると見られることに注意されたい。
PONにおいて実行するインバンドOTDRのためのシステムの図である図4を参照すると、ネットワークデバイスはOLT(500)であり、PON通信プロトコルは、OTDRが実行されることを可能にするために使用される。試験されるリンクは(502)として示され、これはまた試験中のリンク(TUT)として知られているか、またはリンクが光ファイバー通信リンクである場合に試験中のファイバー(FUT)として知られている。OTDR信号は、ユーザからアップストリームの経路の時分割マルチプレックス処理された(TDM)パーティションを使用するPONアップストリーム伝送と同期される。OTDR測定が行なわれる場合、OLT(500)は、OTDR測定に必要な所定の測定される試験時間(タイムウィンドウとしても知られており、言い換えれば、特定の時間における与えられた時間の長さである)の間のアップストリーム伝送を停止させるためにONU(503)に通知する。測定される試験時間は、好ましくは、予定されたデータ信号が受信された後に始まり、任意の成分のランプアップ/スイッチオーバー時間、OTDRラウンド・トリップ時間(RTT)、および任意の成分のリセット/スイッチバック時間を含む。一実施形態では、測定される試験時間は予め決めることができ、例えば、測定される試験時間は午前1時30分に、または5秒間始まり、250マイクロ秒間続くが、それは典型的な25km(キロメートル)のリンクのための単一のOTDR試験に充分である。別の実施形態では、測定される試験時間はリンクに基づいて計算することができる。測定される試験時間の計算は、好ましくはOTDR試験の期間を最小化する望みがある場合である。好ましくは、このOTDR測定および関連するタイムウィンドウは、多数回繰り返される。また、受信されるOTDR信号は、よりよい受信器感受性を達成するために平均される。信号の平均値算出はさらに以下に記述される。この典型的な実例では、試験のための単一の光パルスはOTDR測定信号と呼ばれる。また、1つ以上のOTDR測定信号が測定される試験時間中に送られる。OTDR信号という用語は、1つ以上のOTDR測定信号を言う、より一般的な用語であるか、或いは文脈に依存するOTDR試験に関連したOTDR測定信号のすべてをいう。OTDR試験は、所望の感受性を達成する充分な受信信号を提供するために典型的には繰り返された試験(例えば1ミリ秒ごと、200ミリ秒ごと)を含んでいる。
応用によっては、OTDR試験のための合計時間は約何十秒、約何十分または約何十時間である場合がある。本明細書の記載に基づいて当業者は特定の応用のための測定される試験時間を測定することができる。
OTDR試験を行なうネットワーク装置へのデータ信号伝送を停止させるための1つの方法は、この場合アップストリームの伝送を停止させることであるが、OLT(500)から測定される試験時間中にONUがいかなるデータを送信しないことを要求する(ONUは配置を要求するOLTに情報を送らない)ONU(503)に同報通信メッセージを送信する予定である。しかしながら、この技術は、この新しい同報通信メッセージを扱うためにONプロトコル、OLTおよびONUを変更することを必要とする。好ましい技術はOLTを有し、EPON(1Gと10G)におけるMPCPゲートを送らないか、あるいは測定される試験時間に対応するGTCアロケーション(GPONまたはNG−GPON中)を送らない。この技術は、EPONプロトコル(1Gと10G)の発見許可のアロケーションに似ているか、またはGPONのGTCプロトコルにおけるウインドウの範囲に似ている。送信するユーザ装置許容を送らないこの技術の使用は、既存のネットワーク通信プロトコルを使用し、ユーザ装置への変更は必要ではない。本明細書の文脈では、データ伝送信号を停止させるユーザ装置への通知が、ユーザ装置に伝送の許可(例えばEPONにおけるMPCPゲートまたはGPONにおけるGTCの配置)送信しないなどの技術を含む。
OLT(500)は、測定される試験時間中にリンク上のOTDR測定信号を送信するためにOTDR送信器(OTDR TX)(504)を始動させる。OTDR送信器(504)は、アップストリームの波長で動作するレーザーを含む。この場合、13XYレーザー(506)はONUのアップストリームの送信器に似ているTDM送信器と共に使用することができる。典型的には、13XYレーザー(506)はファブリペロ1G EPONタイプ用1310+/−50nmおよびGPON DFBタイプ用1310+/−30nmである。他のレーザーも使用することができ、本明細書に基づいて当業者は応用のために正確なレーザーを選ぶことができるであろう。測定される試験時間中に、OTDR信号は、非対称のカプラー(508)、WDM1(510)、WDM(512)を介してOTDR送信器(504)から下流へリンク(502)に伝送される。非対称のカプラー(508)の代わりの実施は、限定されないが、スイッチ(伝送時間の間、送信器に切り替えるために使用される)またはサーキュレータを含んでいる。応用によっては、OLT(500)は、データ信号用の1つ以上のレーザーを含んでいる。1490nmのレーザー(514)は、1GEPON/GPON伝送に典型的に使用され、WDM1(510)(続いてWDM2(512)を介して)を介して下流に送信することができる。1577nmのレーザー(516)は、10GEPON/XGPON伝送に典型的に使用され、WDM2(512)を介して下流に送信することができる。OTDR信号が送信されている場合の測定される試験時間の間に、OTDR試験信号が13XYで干渉することなく上流で受信されることができので、15XY波長を使用するデータ信号レーザー(514及び516)は動作し続けることができ、データ信号を下流に伝送することができる。
応用によって、OTDR信号は様々な形態をとることができる。1つの選択は、パルスまたは一連のパルスとしてOTDR信号を送信することであり、疑似雑音(PN)シーケンスのようなコード、或いはゴーレイ符号を提供して、リンクのコード化する利得を増加させる。疑似雑音順序の使用は、等価的な送信電力または受信電力、したがってOTDRの感度を改善することができる。これらのコード化方法は既知のOTDRの実行実施(相関OTDRとして知られている)。別の選択は、例えば1ナノ秒と1GPON/GPONのための何百ナノ秒間で変わるパルスを、使用して、データ経路のサイズに依存して変わるためにパルスサイズを構成することである。別の選択は、高いパルス幅の感受性を増加させるために、より小さなパルスサイズへの高分解能測定間の違いを多様にすることである。使用されるパルスのサイズの限界は、データ受信装置高周波帯域幅(規則的なデータ経路のフロントエンドを使用するとき)である。それは使用されるパルスサイズに充分であるべきである。
OLT(500)と受動光学スプリッタ(210)の間のリンクのOTDRダウンストリーム信号の説明は、(520)として示される。(522)によって説明されるように、OTDR信号がリンク上を下流に移動するにつれて、OTDR信号の能力は減少される。OTDR信号が上流(524)、(526)に戻ると、OTDR信号の能力はリンク(502)上の特徴および事象によって減衰し続ける。説明(520)、(522)、(524)および(526)が、システムについて記述するのを支援するが、必ずしも実際のOTDR信号の縮尺ではなく、実際の形態を表わさないことに注意されたい。
インバンドOTDR受信器は、リンクに動作可能に接続され、返信されたOTDR信号を受信するように構成される。返信されたOTDR信号として、アップストリームの波長13XYが受信されるので、この場合、データ信号を受信するために使用される同じ受信経路は返信されたOTDR信号を受信するために使用することができる。リンク(502)から受信されたOTDR信号は、WDM2(512)、WDM1(510)および非対称カプラー(508)(あるいは上述されるようなスイッチまたはサーキュレータ)を介してアバランシェフォトダイオード(APD)(530)で受信される。APDは本明細書中で使用されるがPINフォトダイオードなどの他の構成を使用することができることに注意されたい。その後、受信されたOTDR信号は、ニ重レート(1Gと10Gの両方)バースト・モードトランスインピーダンス増幅器(BM TIA)(532)によって増幅される。BM TIA(532)からの1つの選択において、信号(受信されたOTDR信号を増幅した)は、ニ重レート(1Gと10Gの両方)バースト・モード制限増幅器(BM LIA)(534A)を通り抜け、ついで、OTDRアナログ/デジタル変換器(A/D)(536A)に送信した。別の選択では、BM TIA(532)から、信号はOTDR A/D(536B)に送られる。A/D(536Aまたは536B)は、OTDR試験結果を提供するOTDR信号を処理するように構成された処理システム(図示せず)に動作可能に接続される。
規則的なOLT受信経路を介して到着する受信されたOTDR信号は、典型的には規則的な受信されたデータ信号の雑音のレベルを下回って到着する。受信されたOTDR信号は、関連する雑音源と共に測定され、信号の平均値算出のようなアナログ技術で処理することができる。充分なサンプル数、または相応する充分な積分時間で、信号の平均値算出は、受信信号パワーより大きい雑音がある状態でさえ信号を測定しサンプリングすることができる。信号の平均値算出は、OTDRで使用される既知の技術である。上述したように、受信されたOTDR信号のサンプリング(アナログ/デジタル変換)は、OTDR A/D(536B)によるニ重レートBM TIA(532)の後、またはOTDR A/D(536B)によるLIA(534A)の後に行うことができる。LIA(534)の前にサンプリングをする利点は、LIAの非線形のクリッピング(clipping)挙動を回避することを含み、いくつかのケースではLIAによる雑音の過度の増幅を回避することを含む。サンプリングがLIA(534)の後に実行される場合に、LIAの信号スケルチング(squelching)機能は無効になる。
OTDR測定信号を送信する過程は必要な積分時間が必要な感受性に達するために繰り返すことができる。平均するパラメーターは、必要な性能および積分時間によって構成することができる。サンプリングされた受信されたOTDR信号は、ディジタル・マッチ・フィルタ濾過、追加の平均値算出および測定分析を含み、これらに限定されないさらなる処理のために処理システム(図4に示されない)に送信することができる。この平均値算出中に、ユーザに対するサービスレベルを維持するために、OTDR信号を送信すること(アップストリームONU伝送を停止すること)と、ONUが上流にデータを送信することの間で、OLTが循環し得ることに注意されたい。アップストリームのデータ経路から取られた帯域幅(タイムウィンドウの長さおよび数)の量は、運用上の決定であり、リンクの状態によって定義することができる。制限しない実施形態において、リンクに関する問題がある場合、より多くの帯域幅はOTDR試験を速く行なうことを促進するためにアップストリームのデータ経路から取ることができる。別の制限しない実施形態において、リンクの状態の周期的な測定は、OTDR試験を行なうのに必要な関連する時間を備えた最小の帯域幅を使用することができる。
インバンド・信号を使用して、OTDR試験が行なわれるので、比較的より高価な16XY構成を使用するアウトバンドOTDRと比較して、比較的より安い構成(特に13XY光学的送信器および受信器)は使用することができる。インバンド・信号(13XYnmレーザー伝送など)のマルチプレクサ処理は、信号経路の追加損失を加えることができる。ネットワークデバイスはリンクによって少なくとも1つのユーザ機構に典型的に動作可能に接続されるが、ネットワークデバイスのみがリンク上(OTDR送信器およびOTDR受信器がネットワークデバイスにある時)で活動的である場合、本実施形態がOTDR試験を促進することに注意されたい。制限しない一実施形態は、リンクがもたらされるとき、ユーザ機構がリンク上で活動的になる前に、試験が行なわれる。別の制限しない実施形態は、例えばユーザ機能における電源喪失で、OLTがユーザデバイスとの通信を失うとき、通信の問題がリンクによるか否かを決定するために、ネットワークデバイスはOTDR試験を行なう。
図4では、インバンドOTDR送信器およびOTDR受信器は、規則的なOLT受信経路を共有して、リンクしたOTDR受信器(540)として示されたOLTに統合される。別の実施形態では、OTDR送信器およびOTDR受信器を含むインバンドOTDR試験用装置は、OLTからのスタンドアロンであり得るが、図3に示されるアウトバンドOTDRに構造において類似している。この場合、追加の制御及び通信は、上述したとおり、ユーザに対するサービスを維持しつつ、OTDR試験を促進するために、OLTとスタンド・アロンインバンドOTDRの間で必要である。
図2を参照すると、随意の実施OTDRでは、試験は制御装置(224)によって始めることができる。OTDR試験は手動で始めることができ、前もって定義したスケジュールに基づき及び/又はネットワークの動作パラメーターに基づき自動的に始めることができる。インサイツの診断ルーチンを行なうために、ネットワークにおけるポイントに技術者が移動する時、技術者は手動で所望のOTDR試験を始めることができる。
図7を参照すると、ユーザ装置へのインバンドOTDRを行なうためのシステムの図は、図4に関して記述されたシステムに機能において類似している。この実施では、インバンドOTDRはユーザ装置へ統合することができる。それはPONの場合はONU(800)である。OTDR送信器およびOTDR受信器を含むネットワーク装置は、ユーザ装置に含まれている。PON通信プロトコルは上述したように、OTDRが行なわれることを可能にするために使用される。一実施では、OTDR試験はOLTによって始めることができる。この場合、OLTが試験を実行すべき、測定される試験時間を伝えるメッセージをONUに送信する。OLTは測定される試験時間中にネットワーク伝送を停止させる。また、OTDR試験は、測定される試験時間中にデータ伝送信号を停止させる、ユーザ装置に通知することを含めて行なわれる。別の実施では、OTDR試験はONUによって始めることができる。この場合、ONUはOLTに行なわれるべき試験を要求するメッセージを送信する。前にOLTに始められた試験のために記述されたように、OLTは応答する。OLTから応答がない場合、適用に応じて、ONUは、ONUからOTDR試験を始めることを決定することができる。ONU開始OTDR試験の場合は、OTDR試験のための測定される試験時間が、ネットワークデバイスおよびユーザ装置の間で適切なラウンド・トリップ時間(RTT)に基づいて計算される。ONU開始伝送に関する応用は、ONUがネットワークの動作と干渉しないことを確かめるために非常に安全なやり方で、注意深く管理されることを勧める。
OTDR送信器(802)、レーザー(506)、OTDR受信器(804)および1G/10G受信器(820)の様々な構成は、適用に応じて使用することができる。一実施では、15XYレーザー(通常、ダウンストリーム伝送に使用される)は、ONU(通常、上流への伝送のために通常使用される13XYレーザーに加えて)に加えられる。15XYレーザーは、ONUにおける既存の15XY受信器によって受信されるOTDR信号を送信する。OTDR試験中は、OLTTからONUまでの15XYデータ信号は停止される。測定される試験時間中に、OTDR信号が送信されている場合、13XY波長を使用するONUにおけるデータ信号レーザーは動作し続けることができ、15XYのOTDR試験信号として、データ信号を動作し続けることができ、かつ上流に伝送し続けることができる。適切な注意は他のONUのデータ信号伝送に邪魔をしないようなONUの同期を含み、これらに限定されずになされるべきである。
別の実施では、ONUは、OTDR信号を送信するために既存のアップストリームの13XYレーザー(506)使用する。この場合、ONUによって送信されたOTDR信号はデータ経路と干渉しない。なぜなら、前述のとおり、OTDR信号がネットワークの通信プロトコルと一致しているからである。反射信号は、13XY OTDR受信器(804)によって、WDM−1(808)および非対称スプリッタ、スイッチまたはサーキュレータ(806)を介してONUに受信される。受信されたOTDR信号が受信されたデータ・信号(それぞれ13XY対15XY)とは異なっている波長にあるので、受信OTDR信号は下流の伝送を中断しない。OTDR処理は当該技術において知られており、典型的には適切なAPD(810)、TIA(812)およびA/D (814)を含んでいる。ノーマルデータ・信号は、PONの場合、ダウンストリーム15XYnmであるが、適切な1G/10G受信器(820)によって受信される。また、既知の処理は適切なAPD(816)、TIA(818)およびLIA(820)を含んでいる。随意に、異なる受信経路は、反射した13XY OTDR信号をOPUが受信するために使用することができる。別の実施では、反射したアップストリーム13XY信号は、バック・ファセット監視(BFM)を使用して、ONUにおいて受信される。BFMはレーザー送信器に接続されたフォトダイオードによって実行することができる。フォトダイオードは閾値以下にしておくことができる。また、反射したOTDR信号は、しきい値より下のレーザーによって増幅することができ、OTDR受信器を提供して、BFMにおいて現われ得る。この場合、BFMはOTDR測定信号に使用された光パルスの帯域幅と一致するように充分に速い必要がある。典型的には、BFMは平均電力のみを測定するために使用され、低い帯域幅を他のシステムコンポーネントと比較することができる。OTDR受信器を提供して、OLTで反射し受信された下流の15XY OTDR信号を増幅するためにOLTでこのBFM技術を使用することができることに注意されたい。
OTDR信号を送信する1つの方法はサーキュレータを使用して、信号を注入することである。サーキュレータの使用による損失は、典型的には約1dBである。また、光学的スイッチの使用と比較して、サーキュレータは統合するのが難しい。OTDR信号を送信する別の方法は、送信器伝送時間の間のみを送信器に切り替えられる光学的スイッチ(一般的には、単に「スイッチ」という)を使用して、信号を注入することである。光学的スイッチの使用による損失は典型的には約0.5dBである。光学的スイッチを使用する場合、スイッチング時間は反射したOTDR信号を受信することに関して考慮されるべきである。光学的スイッチは光学コンポーネントに統合することができ、(サーキュレータのような装置を統合するより)高価でない解決策、および(サーキュレータを使用するものから)約0.5dBまで損失低減を提供する。
上述するように、データ経路用の感度レベルは約−30dBであり、一方OTDRのための増加した感度レベルは典型的には−75dB〜−105dBの範囲にあるが、簡単のために、当該技術では−90dBという。典型的なOTDR試験については、OTDR受信器は、この増加した感受性で実行される必要がある。この記載に基づいて、当業者は、応用のために適切なONU用のOTDR受信器を設計することができるであろう。
別の実施では、ONUが位置するPONのそれぞれのアームのOTDR試験に専ら使用されるためにONUを設計することができる。この場合、典型的な損失は、OTDR試験を全リンクで行なう場合より、かなり低くなり得る。1つの実施選択は、データ経路上で非対称のスプリッタを使用して、OTDR経路を提供することである。それは、ONUに廉価なリンク解決策を提供して、小さな量(1dB未満)を加えるにすぎない。ノーマルデータ信号受信器の使用は、ONUへの特別のOTDR受信器装置を加えることと比較して、ONUにおいてOTDR機能を実行するコストをさらに下げる。一般的に、ONUは価格に敏感な装置である。したがって、廉価な統合解決策は重要な考察である。現在の実施態様は、構成要素の再利用ONUにおける追加的の能力の低価格の統合(既存のデータ信号送信器、および多分受信器を使用するなどといったこと)。
OLTとONUの間の通信は、通信プロトコルのノーマルデータ信号を介して、或いはデータ通信のためのOTDR信号の革新的な使用を介して存在し得る。OTDR試験結果が第1ネットワーク装置上にある場合に、OTDR試験結果は第2ネットワーク装置へのデータ信号を使用して、リンクによって送信することができる。リンクに関する問題がある場合に、信号の損失は、ノーマルデータ信号受信器(−30dB)の感度を超えることができる。その結果、ネットワーク装置はノーマルデータ信号受信器を使用して通信することができない。この場合、OTDR試験はOTDR信号経路を用いて開始することができ、言いかえればOTDR試験を開始する要求(例えばOLTで)及び/又はOTDR試験を開始する受信命令を受信するもっと感度のよいOTDRを用いて開始することができる。したがって、リンクにOTDRが機能することを必要とする劣化があると、ノーマルデータ・信号が通信することができない間、OTDR信号は通信することができる。OTDR送信器を使用して、通信がリンクを介して送信され、OTDR受信器を使用して受信した場合、通信の一部である各ネットワーク装置は適切なOTDR構成要素で構成されなければならない。言いかえれば、ネットワークは、OTDR試験を行なうことができる少なくとも2台のネットワーク装置で構成される。
制限しない実施形態において、PONはOLTおよびインバンドOTDR試験のために構成された1つ以上のONUを含んでいる。OTDR試験によって成功裡に行なうことができない充分な信号の損失を引き起こす事象がアームに生じる。OLTは、OTDR試験を行なうようにアーム上のONUに信号を送る。ONUにOTDR試験結果を有した後、さらなるアクションのために中央に配された制御装置へOTDR試験結果を移すことができる場合、ONUはOLTへのOTDR経路を使用して、正常な機能が損なわれたリンクを介してOTDR試験結果を送信する。
随意の実施では、OTDR信号は一連の広がるシーケンスから構成される。また、異なる広がるシーケンスは各ONUにONU OTDR試験を始めるように信号を送るために使用される。
OTDR試験・データは、ノーマルデータ・信号および関連する通信プロトコル又はOTDR信号経路を使用して、ネットワーク装置間で通信することができる。OTDR信号経路の使用は、ONUが劣化したリンクを横切って試験する情報を送信するのを促進する。OLTに関連した中央のモニタ機能に試験・データを送信する必要がある場合、この実施は有用になり得る。OTDR試験・データはONUで保存され、ついで試験の終了など状態に基づいて、前もって定義した時間に、及び/又はコミュニケーション装置が利用可能な場合に、OLTに送信し得る。OTDR試験・データを送信する1つの方法はOLTで受信するためにONUから送信されたOTDR信号を変調することを含んでいる。ノーマルデータ・信号と比較して、変調は低い帯域幅伝送経路を提供し、これにより変調されたOTDRの感知可能な受信を可能にする。この方法はONUによって提供される活動的な反射として働く。標準作業の試行錯誤の例を提供する図である図5Aを参照すると、OLT(200)はノーマルの15XY(1490/1577nm)信号(600)をONU−2(208B)に送信し、OTDR試験・データを送信することをONU−2に要求する。ONU−2(208B)は、OLT(200)に標準データ・信号(602)を送ることにより応答する。ONUにおいて活動的な反射の試行錯誤の例を提供する図である図5Bを参照すると、OLT(200)はONUにノーマルデータ・信号(604)(15XY−1490/1577nm)を送信する。OLT(200)は、またONU−2(208B)に特別のOTDRのような1310/1490nm信号(606)を送信し、OTDR試験・データを送信することをONU−2に要求する。ONU−2(208B)は、OLT(200)に特別のOTDRのような信号(608)を送信することにより応答する。側波帯通信のようなOTDR試験・データを通信するための他の方法は、当該技術において知られている。
ここで、図6を参照すると、上述したように、インバンドOTDR機能用の装置の1つの例示的な実施の概要図は、組み合わされたOTDR信号用のフロントヘッド光インターフェース(700)と、データ信号インターフェースを含んでいる。この装置は、またインバンドOTDRを実行するために受信経路およびシステムの機能を提供する。これは例示的な実施であって、上記実施形態は正確さと無関係の利便性、言い換えればこの装置の利便性が見出されたことに注意されたい。
フロントヘッド光インターフェース(700)では、OTDR信号は、遮断器/サーキュレータ、受動的カプラー/スプリッタまたは光学的スイッチのような構成部品を使用して、リンクに追加される。この統合解決策の実施は低価格でスタンドアロンの構成要素としてOTDR信号伝送を加えることと比較して、OTDR信号伝送を加えることを促進する。上述したように、アップストリームの伝送は、OTDR送信器はインバンドOTDR信号を送信するOTDR試験のための測定される試験時間中に停止される。フロントヘッド光インターフェース(700)がOLTに位置する場合に、13XYnm OTDR信号は、矢印(704)として示されており、下流で出される。
矢印(706)として示された、返信されたOTDR信号は、帰還光を検知するために既存の受信器、例えば既存の13XYnmのアップストリームのアバランシェフォトダイオード(APD)を使用して受信することができる。受信側では、OTDR信号は同じデータ経路においてインバンドに生じるが、しかし時間において(TDM)データ信号から分離される。ユーザ装置(例えばONU)などのネットワーク装置は、反射したOTDR信号の受動反射、すなわちネットワーク装置がリンクから断絶されたとき、或いはファイバーがカットされたときに存在するファイバー/空気反射を使用して、若しくはリンクに接続されたネットワーク装置の反射率を使用して、見ることができる。トランシーバー・データシートは、典型的には、単に干渉のために許可された最大値を指定するので、反射率は可変で、低く、完全に最小値としてトランシーバー(TRX)データシート中で保証されていない。しかしながら、反射率の値はネットワーク装置のため安定し、かつ一貫しているべきであるので、ネットワーク装置からの反射によるOTDR信号レベルの変化は検知することができ、既製の光学素子が使用でき、フロントエンド光インターフェース(700)のコストを低減する。別の選択は、PONタイミング・プロトコルに由来したタイミングについての知識を使用して、パルス反射をONU識別と相互に関連付けることである。
伝送側で、送信されたOTDR信号は、遮断器/サーキュレータ、受動カプラー/スプリッタ、または光学的スイッチを介してデータ信号データ経路(図示せず)に追加される。レーザー駆動変調での並列エンジンから直列エンジンへのOTDR信号の伝送経路は、ゴーレイシーケンス(Golay sequence)の4相交流伝送を含む。ゴーレイシーケンスのようなOTDR信号は、典型的にはOTDR送信時間ウインドウの最初に送信される。
受信側で、データ信号は、制限増幅器(LIA)によって処理され、ついで通常のデータ経路のためにCDR(クロックデータデータ回復)/SERDES(シリアライザ/デシリアライザ)に処理される。受信OTDR信号は、A/Dに直接行くか、またはLIAの後にA/Dに行くデータ信号処理は、IIRフィルタのような低域フィルタによって信号を平均して通過するためのサンプル値信号を蓄積することを含んでいる。ゴーレイシーケンスがOTDR信号に使用される時、当該技術で知られているように、ゴーレイ符号は、典型的には負及び正のシーケンスを提供するシリーズの4相から構成され、各シーケンスのために平均すること、フィルタ処理することを有している。ついで極性は合計され、ゴーレイ相関関数は、シーケンスのピークパルスを相関し、符号から符号利得を出すためになされ、OTDR応答を提供する。ゴーレイ・ペアは、+1の値および−1の値を有することを意味するバイポーラ信号である。現在のPONでは、非コヒーレント信号伝送が使用されるので、相情報はない。一実施方法は、各ゴーレイ・ペアの真及び相補的なバージョン(0及び1だけを含み、暗及び明に対応する)を送信することであり、バイポーラ符号を構成するためにゴーレイ・ペアを差し引く。
本明細書に基づいて当業者は、ネットワークデバイスまたはユーザ装置でインバンドOTDR機能用の装置を実行することができる。
図8を参照すると、統合アウトバンドOTDRをもつOLT(900)(より一般的にはネットワークデバイスである)の図である。上述したように、アウトバンドOTDRはデータ信号に使用された波長とは異なるOTDR波長を使用する。したがって、OTDRは、ユーザサービスへの中断なしで行なうことができる。この特徴は、感受性の一定レベルに達するためにより高い感受性または測定時間の減少を促進して、アウトバンドOTDRがもっとそのインバンドOTDRを平均して行なうことを可能にする。
PONの場合には、典型的には、16XYnmがアウトバンドOTDRのために使用される。16XYレーザー(906)は、リンク(502)において、及びリンク(502)の下流において、WDM−4(950)、非対称カプラー(508)(あるいは上述したようにスイッチまたはサーキュレータ)を介してリンクにOTDR信号を送信する。返信されたOTDR信号は、OTDR受信器(936)への逆経路によって受信される。ノーマルデータ・信号は受信器(940)によって受信される。
従来のアウトバンドシステムと比較して、この実施は、スタンドアロンの構成要素を使用して、構成要素のより高度の統合を促進する。構成要素の統合の限定しない一例は、カドプレクサ(quadplexer)を実行することであり(WDM−4(950)として示されている)、ダイプレクサーをカスケード接続することに対立するものであり(図4の(510)および(512)参照)、光学トランシーバヘッド(optical transceiver head)により実行することができ、それがシステムのコストを下げて、従来のOTDR統合減衰を低減する。16XYnmで機能することは、リンクの割り当て(budget)をより容易にし、またこの波長はある、光ファイバーリンクの屈曲により敏感であるので、反射信号及び後方散乱の変化は、13XYnmを使用するOTDRより顕著である。
上述したように、随意の技術は、OTDR信号を反射し、かつリンクのアームによって各ONUが見られるようにするために、16XYnm反射器を、ユーザデバイス(ONU)において接続することである。
上記の記載が単に例として役立つように意図され、他の多くの実施形態が、添付された特許請求の範囲で定義されるような本発明の範囲内で可能なことが認識されるだろう。

Claims (50)

  1. システムであって、
    前記システムは、
    (a)ネットワーク装置を備え、
    前記ネットワーク装置は、
    (i)リンクに動作可能に接続され、第1の波長でOTDR信号を送信するように構成された光学的時間範囲反射率測定(OTDR)送信器、および
    (ii)前記第1の波長でOTDR信号を受信するように構成されて、前記リンクに動
    作可能に接続されたOTDR受信器を含み、
    前記システムは、さらに、
    (b)前記リンクに動作可能に接続されたネットワークデバイスを備え、当該ネットワークデバイスは第2の波長でデータ信号を送信するように構成され、及び前記第1の波長でデータ信号を受信するように構成され、前記ネットワークデバイスは測定される試験時間中にリンク上で前記OTDR信号を送信する前記OTDR送信器を始動させるように構成され、前記測定される試験時間が、前記リンクの通信プロトコルに基づいており、データ信号は、前記測定される前記試験時間中に前記第1の波長で前記ネットワーク装置に送信されず、前記ネットワークデバイスは、前記測定される試験時間中に前記第2の波長で前記データ信号を送信することができ、
    前記システムは、さらに、
    (c)前記OTDR受信器に動作可能に接続された処理システムを備え、前記処理システムはOTDR試験結果を提供する前記OTDR信号を処理するように構成されている
    ことを特徴とするシステム。
  2. 前記ネットワーク装置が前記ネットワークデバイスに含まれる請求項1記載のシステム。
  3. 前記ネットワークデバイスが光回線伝送装置(OLT)である請求項1記載のシステム。
  4. 前記ネットワーク装置が前記OLTに含まれ、前記OTDR送信器がOTDR試験信号を下流に送信するように構成され、前記第1の波長が13XYnmである請求項3記載のシステム。
  5. 前記測定される試験時間が前記リンクをベースにして算出される請求項1記載のシステム。
  6. 前記リンクに動作可能に接続された少なくとも1つのユーザ装置を含む請求項1記載のシステム。
  7. 前記ネットワーク装置が前記少なくとも1つのユーザ装置に含まれる請求項6記載のシステム。
  8. 前記OTDR試験結果が前記データ信号を用いて前記リンクを介して送信される請求項7記載のシステム。
  9. 第2のネットワーク装置が前記ネットワークデバイスに含まれ、前記OTDR試験結果が、前記ユーザ装置における前記OTDR送信器を用いて前記リンクを介して送信され、前記ネットワークデバイスの第2のOTDR受信器を用いて受信される請求項7記載のシステム。
  10. 第2のネットワーク装置が前記ネットワークデバイスに含まれ、前記OTDR試験結果が、前記ネットワークデバイスにおける第2のOTDR送信器を用いて前記リンクを介して送信され、前記ユーザ装置の前記OTDR受信器を用いて受信される請求項7記載のシステム。
  11. 前記試験時間が前記ネットワークデバイスと前記少なくとも1つのユーザ装置の間のラウンド・トリップ時間(RTT)に基づいて算出される請求項6記載のシステム。
  12. 前記ネットワーク装置が、前記ネットワークデバイスから及び前記少なくとも1つのユーザ装置から分離されたスタンドアロンの試験装置に含まれている請求項6記載のシステム。
  13. 前記少なくとも1つのユーザ装置の少なくとも1つが、前記測定される試験時間中に前記リンクに前記OTDR信号を送信するために前記OTDR送信器を動作させることを前記ネットワークデバイスに通知するように構成される請求項6記載のシステム。
  14. 前記少なくとも1つのユーザ装置の少なくとも1つが、前記測定される試験時間中に前記リンクに前記OTDR信号を送信するために前記OTDR送信器を動作させるように構成される請求項6記載のシステム。
  15. 前記少なくとも1つのユーザ装置が光ネットワークユニット(ONU)である請求項6記載のシステム。
  16. 前記ネットワーク装置が前記ONUに含まれ、前記OTDR送信器がOTDR試験信号を上流に送信するために構成され、前記第1の波長が15XYnmである請求項15記載のシステム。
  17. 前記リンクが光ファイバー通信リンクである請求項1記載のシステム。
  18. 前記リンクが受動的な光ネットワーク(PON)用に構成された請求項1記載のシステム。
  19. 前記OTDR信号がインバンド信号である請求項1記載のシステム。
  20. システムであって、
    前記システムは、
    (a)ネットワーク装置を備え、前記ネットワーク装置は、
    (i)リンクに動作可能に接続され、第1の波長でOTDR信号を送信するように構成された光学範囲反射率測定(OTDR)送信器、および
    (ii)前記第1の波長で前記OTDR信号を受信するように構成されて、前記リンクに動作可能に接続されたOTDR受信器を含み、
    前記システムは、さらに、
    (b)前記リンクに動作可能に接続されたネットワークデバイスを備え、当該ネットワークデバイスは第2の波長でデータ信号を送信するように構成され、及び前記第1の波長でデータ信号が受信されるように構成され、前記ネットワークデバイスは測定される試験時間中にリンク上で前記OTDR信号を送信するOTDR送信器を始動させるように構成され、前記測定される試験時間が、前記リンクの通信プロトコルに基づいており、前記測定される試験時間中には、データ信号は前記第1の波長で前記ネットワーク装置に送信されず、
    前記システムは、さらに、
    (c)前記第2の波長でデータ信号を送信するように構成され、及び前記第1の波長でデータ信号が受信されるように構成された少なくとも1つのユーザ装置を備え、前記測定される試験時間中に前記第2の波長でデータ信号を送信することができ、前記少なくとも1つのユーザ装置は前記リンクに動作可能に接続され、
    前記システムは、さらに、
    (d)前記OTDR受信器に動作可能に接続された処理システムを備え、前記処理システムは前記OTDR試験結果を提供するOTDR信号を処理するように構成されている
    ことを特徴とするシステム。
  21. 方法であって、前記方法は、
    (a)光学時間範囲反射率測定(OTDR)送信器に動作可能に接続されたリンク上で測定される試験時間中の前記OTDR信号を第1の波長で送信するネットワーク装置へのOTDR送信器を始動させる工程を含み、前記測定される試験時間は前記リンクの通信プロトコルに基づき、前記測定される試験時間中にデータ信号は前記ネットワーク装置に前記第1の波長で送信されず、前記リンクに動作可能に接続されたネットワークデバイスは第2の波長でデータ信号を送信するように構成され、及び前記第1の波長でデータ信号が受信されるように構成され、前記ネットワークデバイスは前記測定される試験時間中に前記データ信号を前記第2の波長で送信することができ、
    前記方法は、さらに、
    (b)前記ネットワーク装置へのOTDR受信器でOTDR信号を受信する工程を含み、前記OTDR受信器は、前記リンクに動作可能に接続され、
    前記方法は、さらに、
    (c)OTDR試験結果を送信するために前記OTDR受信器に動作可能に接続された処理システムで前記受信されたOTDR信号を処理する工程を含む
    ことを特徴とする方法。
  22. 前記ネットワーク装置が前記ネットワークデバイスに含まれる請求項21記載の方法。
  23. 前記ネットワークデバイスが光回線伝送装置(OLT)である請求項21記載の方法。
  24. 前記ネットワーク装置が前記OLTに含まれ、前記OTDR送信器がOTDR試験信号を送信するために構成され、前記第1の波長が13XYnmである請求項23記載の方法。
  25. 前記測定される試験時間が前記リンクに基づいて算出される請求項21記載の方法。
  26. 前記リンクに動作可能に接続された少なくとも1つのユーザ装置を含む請求項21記載の方法。
  27. 前記ネットワーク装置が前記少なくとも1つのユーザ装置に含まれる請求項26記載の方法。
  28. 前記OTDR試験結果が前記データ信号を用いて前記リンクを介して送信される請求項27記載の方法。
  29. 前記ネットワーク装置が前記ネットワークデバイスに含まれ、前記OTDR試験結果が前記ユーザ装置の前記OTDR送信器を用いて前記リンクを介して送信され、前記ネットワークデバイスの前記OTDR受信器を用いて受信される請求項27記載の方法。
  30. 前記ネットワーク装置が前記ネットワークデバイスに含まれ、前記OTDR試験結果は前記ネットワークデバイスのOTDR送信器を用いて前記リンクを介して送信され、前記ユーザ装置の前記OTDR受信器を用いて受信される請求項27記載の方法。
  31. 前記試験時間が、前記ネットワークデバイスと前記少なくとも1つのユーザ装置の間のラウンド・トリップ時間(RTT)に基づいて算出される請求項26記載の方法。
  32. 前記ネットワーク装置が、前記ネットワークデバイスから、及び前記少なくとも1つのユーザ装置から分離されるスタンドアロンのOTDRに含まれる請求項26記載の方法。
  33. 前記少なくとも1つのユーザ装置の少なくとも1つが、前記測定される試験時間中に前記リンク上で前記OTDR信号を送信するために前記OTDR送信器を動作することを前記ネットワークデバイスに知らせるように構成される請求項26記載の方法。
  34. 前記少なくとも1つのユーザ装置の少なくとも1つが、前記測定される試験時間中に前記リンク上で前記OTDR信号を送信するために前記OTDR送信器を動作するように構成される請求項26記載の方法。
  35. 前記少なくとも1つのユーザ装置が光ネットワークユニット(ONU)である請求項26記載の方法。
  36. 前記ネットワーク装置が前記ONUに含まれ、前記OTDR送信器がOTDR試験信号を上流に送信するために構成され、前記第1の波長が15XYnmである請求項35記載の方法。
  37. 前記リンクが光ファイバー通信リンクである請求項21記載の方法。
  38. 前記リンクが受動的な光ネットワーク(PON)のために構成される請求項21記載の方法。
  39. 前記OTDR信号がインバンド信号である請求項21記載の方法。
  40. 方法であって、前記方法は、
    (a)光学時間範囲反射率測定(OTDR)送信器に動作可能に接続されたリンク上で測定される試験時間中にOTDR信号を第1の波長で送信するネットワーク装置にOTDR送信器を始動させる工程を含み、前記測定される試験時間は前記リンクの通信プロトコルに基づき、前記測定される試験時間中にデータ信号が前記第1の波長で前記ネットワーク装置に送信されず、前記リンクに動作可能に接続されたネットワークデバイスは第2の波長でデータ信号を送信するように構成され、及び前記第1の波長でデータ信号が受信されるように構成され、少なくとも1つのユーザ手段が測定される試験時間中のデータ信号を送信するようにされ、前記少なくとも1つのユーザ手段が動作可能に前記リンクに接続され、
    前記方法は、さらに
    (b)前記ネットワーク装置においてOTDR受信器でOTDR信号を受信する工程を含み、前記OTDR受信器は前記リンクに動作可能に接続され、
    前記方法は、さらに、
    (c)前記OTDR試験結果を提供するために前記OTDR受信器に動作可能に接続された処理システムによって受信されたOTDR信号を処理する工程
    を含むことを特徴とする方法。
  41. システムであって、前記システムは、
    (a)少なくとも1つのユーザ装置と、
    (b)前記少なくとも1つのユーザ装置に動作可能に接続されたリンクと
    (c)ネットワークデバイスを備え、前記ネットワークデバイスは、(i)前記リンクに動作可能に接続され、かつ第1の波長でOTDR信号を送信するように構成された光学的時間範囲反射率測定(OTDR)送信器と、(ii)前記リンクに動作可能に接続され、かつ第1の波長で前記OTDR信号を受信するように構成されたOTDR受信器とを備え、前記ネットワークデバイスは、前記測定される試験時間中に前記リンク上で前記第1の波長で前記OTDR信号を送信するために前記OTDR送信器を動作するように構成され、前記測定される試験時間は、前記少なくとも1つのユーザ装置から前記ネットワークデバイスへの前記第1の波長でのデータ信号の送信許可を送信しないことに基づき、前記ネットワークデバイスが前記測定される試験中に第2の波長で前記データ信号を送信することができ、
    前記システムは、さらに、
    (d)前記OTDR受信器に動作可能に接続された処理システムを備え、前記処理システムは、OTDR試験結果を提供するために、前記OTDR信号を処理するように構成されてなる
    ことを特徴とするシステム。
  42. 前記ネットワークデバイスが光回線伝送装置(OLT)であり、前記ユーザ装置が光ネットワークユニット(ONU)であり、前記OTDR送信器が13XYnmOTDR試験信号を下流に送信するために構成される請求項41記載のシステム。
  43. 以下の工程を含む方法であって、前記方法は、
    (a)ネットワークデバイスにおいて光学的時間範囲反射率測定(OTDR)送信器動作する工程を含み、前記工程で前記OTDR送信器に動作可能に接続されたリンク上で測定される試験時間中に第1の波長でOTDR信号を送信し、前記測定される試験時間は少なくとも1つのユーザデバイスから前記ネットワークデバイスへ前記第1の波長でのデータ信号の送信許可を送信しないことに基づき、前記ユーザデバイスは前記リンクに動作可能に接続され、かつ前記ユーザデバイスは前記第1の波長でデータ信号を送信し、第2の波長でデータ信号を受信するように構成され、前記ネットワークデバイスが前記試験時間中に前記第2の波長で前記データ信号を送信することができ、
    前記方法は、さらに、
    (b)前記ネットワークデバイスにおいてOTDR受信器によって前記第1の波長で前記OTDR信号を受信する工程を含み、前記OTDR受信器は前記リンクに動作可能に接続され、
    前記方法は、さらに、
    (c)OTDR試験結果を提供するために、前記OTDR受信器に動作可能に接続された処理システムによって前記受信されたOTDR信号を処理する工程を含む
    ことを特徴とする方法。
  44. 前記ネットワークデバイスが光回線伝送装置(OLT)であり、前記ユーザ装置が光ネットワークユニット(ONU)であり、前記OTDR送信器が15XYnmOTDR試験信号を上流に送信するために構成される請求項43記載の方法
  45. 前記ネットワーク装置が前記OLTに含まれ、前記OLTが受信フロントエンドを含み、前記OTDR受信器と前記OLT受信器の両方が前記受信フロントエンドを用いて前記第1の波長を受信する請求項43記載の方法
  46. 前記受信フロントエンドが、前記OTDR信号か、或いは前記リンクに動作可能に接続された1以上のユーザ装置からの受信データ信号のいずれかを受信するために使用され得る請求項45記載の方法
  47. 前記OTDR信号か、或いは前記リンクに動作可能に接続された1以上のユーザ装置からの受信データ信号のいずれかを受信するための前記受信フロントエンドを使用する決定が前記1以上のユーザ装置のための個々の送信アロケーションに基づく請求項46記載の方法
  48. 前記決定される試験時間が、前記OLTが前記1以上のユーザ装置からのデータ信号を受信中以外の時間で記OTDR試験信号が前記OLTによって受信されるように算出される請求項45記載の方法
  49. 前記OLTが前記測定される試験時間中に前記1以上のユーザ装置から送信許可を送信しない請求項48記載の方法
  50. 前記第1の波長が実質的に1260nm乃至1360nmの範囲にあり、前記第2の波長が実質的に1480nm乃至1580nmの範囲にある請求項1記載のシステム。
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