JPS63261930A - 光デイジタル伝送路の中継器監視方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光フアイバケーブルに複数の光ディジタル中
継器（以下、「中継器」と略す）が挿入されている光デ
ィジタル伝送路に係わり、特に中継器の動作状況をイン
サービス状態で監視を行う光ディジタル伝送路の中継器
監視方式に関するものである。

［従来技術〕 低損失の光ファイバと中１！器とで構成される光ディジ
タルシステムは、長期にわたり高信頼性が要求され、［
μでも複数の′回路素子を有する中継器の動作状態を監
視し′たり、障害発生時に障害位置を標定したりするた
めに、各中継区間で発生する符丹誤りの切分は測定がＴ
Ｉ！要である。

従来の中継器監視方式には、通信サービスを中継して特
別な信号を送出し測定するアウトサービス法と、通信サ
ービスを行いながら伝送信号に特別な信号を重畳して測
定するインサービス法とがある。以下の説明では通信サ
ービスを所にすることなく中継器の監視が可能なインサ
ービス法について述べる。

第１図は従来のインサービス法による中継器監視方式の
概略図である。

図において、１は陸上側に設けられているひとつの陸揚
局、２　及び２Ｒは伝送路である上り、下りの光フアイ
バケーブル（以下、単に「光ファイバ」と称す）、３は
光フアイバ２内を伝搬してレベル低下した通信信号を増
幅及び等化するための中継器である。なお、陸揚局１は
光ファイバ２８の通信方式に通信信号を変換する送信端
局１１と中継器３の監視・制御を行うための制御命令信
号（以下、「制御信号」と称す）を発生する制御命令発
生器１２と光ファイバ２Ｉｌからの信号を復調する受信
端局１３と制御命令発生器１２から送出された制御信号
が中継器３で処理されて返送されてぎた応答信号を復調
する応答信号復調器１４とから構成され、中ＩＩＩ器３
は通信信号及び制御信号を増幅・等化して再生する再生
中継回路３１　及び３１Ｒと制御信号を検出して復調す
る制御命令受信回路３２と変調キャリアを抽出して再生
するキャリア再生回路３３と制御信号により再生中継回
路３１８内の素子の動作状況を知らせる応答信号を作成
するための応答信号作成回路３４と応答信号をサブキャ
リア再生回路３３で再生されたサブキャリアで予変調を
行う予変調回路３５と上りの再生中継回路３１８と下り
の再生中継回路３１Ｒとをループバックづるループバッ
ク作成回路３６とからそれぞれ構成されている。

次に動作について説明する。

制御信号は、送信端局１１を介して光ファイバ２　に伝
送される。制御信号は光ファイバ２ｓに本来伝送される
通信信号と重畳されるが通信信号の伝送特性を劣化させ
る事がないようにサブキャリアを用いて変調してインサ
ービスの制御を可能としている。制御信号は、中継器３
の再生中継回路３１．により、増巾、等化された優、制
御命令受信回路３２により復調され、命令の実行を行う
。

一般に監視の実行は、例えば再生中継回路３１８の入力
電力レベルや半導体レーザの動作状況を陸揚局へのプレ
メタリング機能、および半導体レーザの切台および上り
下り再生中継回路３１８及び３１Ｒ間に設置した光また
は電気スイッチを動作させる事によるループバック作成
回路３６の作成などの制御機能である。

テレメタリングでは制御信号により、中継器３のパラメ
ータを検出し、これを陸＠局１へ伝送する必要がある。

このため、入力電力レベルや、レーザ動作パラメータは
応答信号作成回路３４で、テレメタリングに適したフォ
ーマット例えばＡ／Ｄ変換による２値信号化が行われる
。

テレメタリング動作命令を受信すると、応答信号作成回
路３４でフォーマット化された応答信号は、制御！Ｉ命
令に引続いて送信端局１１がらインサービスで伝送され
るサブキャリアにより予変調回路３５で予変調されたの
ち、下りの再生中継回路３１Ｒに転送される。下りの再
生中継回路３１、では、応答信号を本来の通信信号に重
畳し、インサービスで陸揚局１に伝送し、受信端局１３
を介して応答信号復調器１４に導かれ復調づることによ
り、テレメタリング動作が完了する。

第２図は従来の制御命令信号の変調方法を説明するため
の信号波形図である。

第２図（ａ）は送信陸揚局１から送出される通信信号で
あるディジタル信号の配列を示す。図（ａ）では通信信
号に例えばｍＢＩＰの如き、パリティ−ビットが等間隔
に挿入されており、このパリティ−は、パリティ−ブロ
ックのマーク数が偶数となるように、その偶奇が決定さ
れるいわゆる偶パリティ−である。（ｂ）は第１図の制
御命令受信回路３２に内蔵されているフリップフロップ
出力の信号波形である。（ｂ）で、Ｐはパリティ−ビッ
トの位置での出力を、Ｂはパリティ−以外の通信信号に
対する出力を示す。通信信号のマーク符号の発生確立は
ランダムであり、平均確率は１／２である。一方、パリ
ティ−ビットは、パリティーブロック内のマーク数がか
ならず偶となるように挿入されているので、各パリディ
ービットの位置でフリップフロップ出力は一定値が保持
できる。

（ｂ）では出力が１″となる例を示している。

（Ｃ）はフリップフロップ出力を同じく制御命令受信回
路３２に内蔵されている低域フィルタ（以下、ｒＬＰＦ
Ｊと称す）に入力したときのフィルタ出力信号を示す。

前）木のように、通信信号の部分でマーク発生確率は１
／２であり、パリティ−ビットの位置で“１′′となる
ため、ＬＰＦ出力の直流電圧は、フリップ７０ツブ出力
のピーク電圧ＶＰの１７２より若干高い電圧を示す。

ところで第２図（ｄ）は、図で３ｆｆｉ目のパリティ−
ビットＰ′を強制的に奇パリティ−として挿入した例を
示す。他のパリティ−は偶パリティ−である。今、この
信号をフリップフロップに入力層ると、（ｅ）のような
出力が発生する。すなわち、パリティ−ビットＰ′の位
置で、フリップフロップ出力が反転し、（（ｅ）の例で
は“１″から“０″へ）以後、この反転状態が継続され
る。すなわち、パリティ−ビットＰ′の位置で直流電圧
は、フリップフロップ出力電圧Ｖ、の１／２より、若干
低い電圧に変化し以後この状態が継続する。

このような原理に従って、通信信号に挿入するパリティ
−ビットを周期的に奇パリティ−とすると、この周期に
対応する、周波数成分がＬＰＦ出力に発生する。従って
、この周波数成分（以後「ＳＶ周波数」と称す）をキャ
リアとし、制御命令のベースバンド符号を中継器３へ伝
送する事が可能となる。

次に、中継器３から受信端局１３へのテレメタリング信
号（応答信号）の伝送は以下により行われる。第１図で
、応答信号として伝送するパラメータが応答信号作成回
路３４に内蔵されているフォーマット回路により、フォ
ーマット化されている。一方、送信端局１１からは、制
御命令に引続き、前述のキャリアが伝送され、サブキャ
リア再生回路３３内の帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）で抽
出される。また、下り再生中継回路３１Ｒには、識別回
路以後に、位相変調回路が挿入されている（図示せず）
。今、この位相変調回路に、前述のＢＰＦにより抽出さ
れた、キャリアを２値の応答信号フォーマットのマーク
、スペースに応じて入力すると、（例えばマーク時は入
力し、スペース時は断とする）下り回線の通信信号のパ
ルス位相が変調さ゛れる。この変調の度合は、該中継器
以摂に挿入している中継器での再生中継機能に影響を与
えない程度の、振巾に制限されており、符号誤まりを発
生させることなく端局に伝送させる。第３図にこの状況
を示す。（ａ）は応答信号のフォーマットに従って通信
信号（ｂ）に入力されるキャリアの様子を示している。

（Ｃ）はキャリア信号の周波数に応じて、本来の通信信
号のパルス位置が変化している様子を示す。以上、従来
の中継器監視のための制御命令と応答信号の伝送方式を
説明した。

［発明が解決しようとする問題点コ 第４図は、前述のパリティ−ビットの偶奇反転により、
発生するキャリアのスペクトルを示す。

第４図で■は伝送路に符号誤まりの存在しない状態を示
す。この場合、スペクトルは単一正弦波となり、振巾は
最大となる。

一方、０１０、■は伝送路の符号誤まりが徐々に増大し
た場合であり、パリティ−の挿入間隔等により異なるが
０は１０　程度、Ｏは１０−５程度、■は１０−４程度
の符号誤まりを示す。すなわち伝送路に符号誤まりが生
じると、スペクトルが拡散され、かつキャリア周波数で
の振巾が低下し、中継器内での受信Ｓ／Ｎは劣化する。

一般に従来の中継器監視では、１０−５以上の符号誤ま
りが生じると、この伝送路を用いて中継器を制Ｏｎｉす
るのは困難になるのみならず、雑音により制御の誤動作
さえ発生しつる。中継２！監祝の中には第１図に関連し
て説明したように、上り、下り問に信号をループバック
させる機能も含まれており、誤動作によりループバック
が形成された場合、通信回線は断となり、重大障害とな
る。

このため、誤動作が発生しても回線状況に影１でを与え
ない監視別面のみを前述のパリティ−偶奇による制御と
し１重大障害を生じるものについては、伝送路の符号誤
まりに影響されない特殊な符号をアウトサービス、すな
わち回線をサービスからはずして伝送する方法を用いる
例がある。また別の方法として、予備の中継系を構成し
、中継器監視制御を子猫の中継系からも実施可能なよう
に、中１１器回路内の接続を施す方法が用いられている
。

前述の方法は、監視制御の２系統化が必要となり、後述
の方法は、予備システム設置によりいずれも不経済でか
つ複雑化を招くという問題があった。

（２）発明の構成 ［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上ｊホした従来技術の問題点を解決するため
になされたちので、伝送路の符号誤りに強く、かつ経済
性に優れた方式により中継器の監視が行える光ディジタ
ル伝送路の中継器監視方式を提供することを目的とする
。

本発明の特徴は、制御命令伝送用の搬送波を２値低速の
制御命令信号によりキーイングし、通信信号のクロック
をキーイングされた搬送波により位相変調もしくは周波
数変調してインサービスで伝送し、中継器では受信した
伝送信号を遅延検波もしくは同期検波により制御命令信
号を検出した後、所望の中継器監視情報が低速２値符号
に変換された応答信号で前記搬送波または予め送信端局
から送信された他の搬送波のうち一方を周波数変換した
搬送波をキーイングして伝送信号に位相変調して返送す
ることにある。

［作　用］ 本発明では、制御命令信号を位相変調もしくは周波数変
調して伝送するので、再生中継する中継器内でＳ／Ｎ符
号誤り発生が抑制され、かつ中継器からの応答信号を送
信側のキャリア周波数とは異なるキャリア周波数で返送
するため誤動作を防止する作用がある。

［実施例］ 以下に図面を用いて本発明の詳細な説明する。

なお、以下の説明では従来構成との差異を明確にするた
め、従来構成と異なる点を中心に説明する。

第５図は本発明による送信端局１１′の概略図であり、
同図（ａ）は制御命令信号を位相変調して送信端局１１
′から送出する場合のブロック図、同図（ｂ）は制御命
令信号を周波数変調して送出する場合のブロック図をそ
れぞれ示したものである。

同図（ａ）において、制御命令発生器１２から出力され
る２値の低速データーである制御命令信号Ｗ（中継器を
指定する指定コード及び実効命令が入っている）は、キ
ャリア発生回路１１１からの約数十にＨ２のキャリアＣ
を予変調回路１１２でマーク、スペースによりキーイン
グ（変３１）シてキーイング信号Ｅを得る。このキーイ
ング信号Ｅを位相変調回路１１０に入力し、通信信号Ｓ
のパルス位相（位置）を変調して、通信信号Ｓと制御命
令信号Ｗとが重畳された伝送信号りを得る。従って、送
信端局１１′からは制御命令信号Ｗを通信信号Ｓに重畳
してインサービスで光ファイバ２８へ伝送することがで
きる。なお、１ｉｉｌ制御命令信号Ｗの送出が完了した
時点で、キャリア発生回路１１１からのキャリアＣを引
続き送出するか、あるいはキャリア発生回路１１１とは
異なる他のキャリア発生回路からキャリア周波数ｆ　′
を送出して、中継器３側でキャリアを検出できるように
する必要がある。また、位相変調回路１１０としてはバ
ラクダイオード等を用いた可変遅延回路により容易に実
現可能である。

上述のように、本発明では制御命令信号ＷでキャリアＣ
をキーイングし、キーイングした信号Ｅで通信信号Ｓを
位相変調して送出するため、中継器３内での再生中継に
よるＳ／Ｈの劣化に対する許容度が大きくなり、制御命
令信号Ｗの符？Ｊ誤りを小さくすることができる。

一方、同図（ｂ）は制御命令信号Ｗを周波数変調して伝
送する場合の送信端局１１′のブロック図であり、ｌ、
ＩＩ　６０命令信＠Ｗが主１２９フ周波数ｆ、のキャリ
アをキーイングして信号Ｅを得るまでは同図（ａ）の位
相変調と同じである。制御命令信号によりキーイングさ
れた信号Ｅは、クロック発生回路１１４に入力され、キ
ャリアＣの有無によりりロック周波数ｆ。（通信信号の
クロック周波数ｆｏと同一）を周波数偏移する。その際
、周波数の偏移咄（±ｆｄ）をキャリア周波数で、に比
べて十分小さくしておけば、スペクトルの拡散が防止で
き、かつ中継器３内での再生中継における符号誤まりの
発生を防止することができる。信号Ｅにより周波数偏移
されたクロック周波数ｆ。±ｆ、で通イΔ信号Ｓ（クロ
ック周波数ｆ。）を周波数変調回路１１３で周波数変調
することにより、制御命令信号Ｗと通信信号Ｓとが重普
された伝送信号Ｆを得ることができる。

次に、位相変調もしくは周波数変調された伝送信号Ｄ　
（Ｆ）から中継器３内の制御命令受信回路３２′でどの
ようにして制御０Ｒ１令信号Ｗを検出するかについて、
位相変調を例にとり説明する。

第６図は本発明による制御命令信号を検出するための制
御命令受信回路３２′のブロック図である。中継お３内
の再生中継回路３１３により分岐された伝送信＠Ｄは、
増幅冴３２０により増幅されたのち分岐され、一方は遅
延回路３２１に入力され、他方は遅延回路３２１と同じ
損失を有する減衰器３２２に入力される。遅延回路３２
１と減衰器３２２を通過した各々の信号は乗算器３２３
で加口された侵、ＬＰＦまたはＢＰＦ３２４によりキ１
シリアＣの成分が抽出され、制郊命令イ３号検出回路３
２５で制御命令信号Ｗを検出する。すなわち、制御命令
信号Ｗの検出は一般に用いられている遅延検波から行う
ことができる。なお、周波数変換回路３７は本発明の特
徴のひとつであり、抽出されたキャリア周波数ｆ、を分
周または逓倍して送信端局１１′からの送信キャリア周
波数ｆ　とは異なる周波数ｆ　′のキャリアを作成すＳ るものである。応答信号のキャリア周波数ｆ　′を制御
命令信号のキャリア周波数ｆ、と異ならしめることによ
り、送返される応答信号で他の中継器が誤動作すること
を防止するようにしたものである。第７図は本発明によ
る返送用のキせリア周波数ｆ　′として送信用のキャリ
ア周波数ｆ　を１７２分周して得た場合のＢＰＦ３２４
特性との関係図を示したものである。この場合でも通過
帯域としでは２ＫＩＩＺ程度のものが実用可能であるた
め、この例ではキャリアを１７２分周する事により、応
答信号が制御信号として誤受信される可能性はなく、信
頼度の高い監視方式を実現する事ができる。

第８図は本発明による同期検波により制御命令信号を検
出する場合のブロック図であり、キャリアＣ信号を位相
同期ループ（ＰＬＬ）３２６を用いて１ｌｉ−正弦波信
号にし、得られた単−正弦波信号と変調信号を含むキ↑
・リアＣ信号を同１１ＪＩ検波回路３２７（乗算器）に
より同ｌ］検波を行うもので、他は第６図の遅延検波と
同様である。

次に、本発明の中継器監視方式を用いた場合における伝
送特性の計算結果について説明する。

第９図は本発明による位相変調を用いた場合の中継数と
受信Ｓ／Ｎとの関係図であり、伝送速度１４０Ｈｂｐｓ
、　＝Ｆ　ヤＩＪ　７周波数２１　ＫＨｚ　、通信ＢＰ
Ｆ帯域２に＋＋ｚとし、再生中継器のタイミング抽出回
路のＱが７００の場合に、中継数に対する位相変調信号
の受信Ｓ／Ｎを示す。

受信Ｓ／Ｎは、タイミング抽出回路によるキャリア周波
数減衰と、雑音として発生するディジタル伝送信号のラ
ンダムジッタの相加特性により決定されるが、８０中継
程度まででは、Ｓ／８２０ｄＢ以上を確保する事ができ
る。従って、１．５μｍ光海底ケーブル方式の中継Ｉ？
！１隔は１００隙以上あるため、長距離光ケーブルシス
テムに本発明を適用しても、各中継器で十分な受信Ｓ／
Ｎを確保しうる。

なおこの伝送特性は、応答信号の伝送においてら同様で
ある。

第１０図に前述と同様の条件で、伝送路に符号誤りが存
在する場合の制御信号のレベル変化を測定した本発明の
実験結果である。同図（ａ）は符号誤りのない場合の制
御信号波形図、（ｂ）は、符号誤まりが１０−８時、（
Ｃ）は符号誤まりが１０−２時である。受信Ｓ／Ｈの若
干の劣化は見られるが、１０−２時においても十分正確
な受信が可能となる。

上述の説明では、光海底ケーブルに挿入された中継器を
例にとり説明したが陸上間に敷設されている光フアイバ
ケーブルにも適用できる。

（３）発明の効果 以上説明したように、制御命令信号を各中ｍ器にインサ
ービスで伝送し、伝送信号のクロック周波数または、位
相を低速キャリアのオン、オフにより変調すると共に、
中継器からの応答信号伝送用キャリアとして、端局から
伝送されたキャリアを分周または逓倍する事により作成
し、中継器監視系を構成することにより、伝送路の符＠
誤まりに対して受信Ｓ／Ｎが安定で、かつ多中継でもＳ
／Ｈの劣化の小さく高安定な監視方式を実現することが
できる。

従って、従来の如く中継器でループバックを作成する場
合にも伯の信号を用いたり、あるいは予備システムを設
置する必要もないため経済性にも優れており、その効果
は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の中継器監視方式の概略図、第２図は従来
の制御命令信号を説明するための波形図、第３図は従来
の応答信号の返送方法を説明するための波形図、第４図
は従来の制御命令信号のスペクトル図、第５図（ａ）、
（ｂ）は本発明による制御命令信号を送出する送信端局
のブロック図、第６図は本発明による制御命令信号を検
出するブロック図、第７図は本発明による送信用及び返
送用キレ１フ周波数とＢＰＦとの関係図、第８図は本発
明による同期検波の制御命令信号検出のブロック図、第
９図は本発明による位相変調を用いた場合の中継数と受
信Ｓ／Ｎとの関係図、第１０図は本発明による制御命令
信号の測定結果である。 １・・・陸揚局、２．２　・・・光ファイバ、３・・・
中Ｒ 継型、１１．１１’・・・送信端局、１２・・・制御命
令発生器、１３・・・受信端局、１４・・・応答信号復
調器、３１　．３１Ｒ・・・再生中継回路、３２．３２
’・・・制御命令受信回路、３３・・・サブキャリア再
生回路、３４・・・応答信号作成回路、３５，１１２・
・・予変調回路、３６・・・ループバック作成回路、３
７・・・周波数変換回路、１１０・・・位相変調回路、
１１１・・・キャリア発生回路、１１３・・・周波数変
調回路、３２０・・・増幅器、３２１・・・遅延回路、
３２２・・・減衰器、３２３・・・乗算器、３２４・・
・バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、３２５・・・制御命
令信号検出回路、３２６・・・位相同期ループ（ＰＬＬ
）　、３２７・・・同期検波回路。 第２図 Ｕ 第３図 、ｙ２．　　　　第４図 ｒ”−−−−−−−−−−−−−−−一工−−−−−−
孟−−Ｌ−−−−−−−−−−−−−」 第６図 第７図 傭ｆ！、憂 第８図 ＳＷＲ第９図 第１０図 才寺号言寿士りのΔし１ふ殉４ト 符号錆よりか１０″８のｙｈ２ト オＮ号Ｓ深トリＩｆｌＯ−２０傷イ酬−手続補正書 昭和６２年　６月１９日 特許庁長官　黒　１）明　雄　殿 １、事件の表示 昭和６２年特許願９５４４７号 ２、発明の名称 光ディジタル伝送路の中継器監視方式 ３、？ｉｔｉ正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　東京都新宿区西新宿２丁目３番２号名　称　１
２１　　国際電信電話株式会社４、代理人　　〒１０５ 住　所　東京都港区西新橋１丁目２０番１１号６、補正
の対象　　明ｍ占の特許請求の範囲の欄７、補正の内容
　　明細書［特許請求の範囲］４てこ≧、 ／　　　、／’１−・　　別紙の通り訂正致します、。 °２、特許請求の範囲 ２つの端局間に設けられた上りおよび下り伝送路用光フ
ァイバとこれに挿入される中継器とを有する光ディジタ
ル伝送路の中継器監視方式において、該中継器の動作状
況などを制御する低速の２値符号の制御命令信号が通信
信号を伝送する伝送速度に比して低速度の搬送波をキー
イングし、該キーイングされた搬送波で該通信信号を位
相変調または周波数変調することにより前記制御命令信
号と前記通信信号とを重畳した伝送信号を前記光ファイ
バに伝送し、前記中継器では受信した該伝送信号を検波
して前記制御命令信号を検出したのち、所望の前記中継
器情報を前記低速の２値符号で作成された応答信号で前
記搬送波または前記端局からｉ叉送信されている仇ノ応
答信号伝送用搬送波のうち一方を周波数変換して得られ
た第２の搬送波をキーイングし、さらに該キーイングさ
れ第２の搬送波で他の前記中継器から受信した通信信号
を位相変調して前記端局に返送するようにしたことを特
徴とする光ディジタル伝送路の中継器監視方式。」

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２つの端局間に設けられた上りおよび下り伝送路用光フ
   ァイバとこれに挿入される中継器とを有する光ディジタ
   ル伝送路の中継器監視方式において、該中継器の動作状
   況などを制御する低速の２値符号の制御命令信号が通信
   信号を伝送する伝送速度に比して低速度の搬送波をキー
   イングし、該キーイングされた搬送波で該通信信号を位
   相変調または周波数変調することにより前記制御命令信
   号と前記通信信号とを重畳した伝送信号を前記光ファイ
   バに伝送し、前記中継器では受信した該伝送信号を検波
   して前記制御命令信号を検出したのち、所望の前記中継
   器情報を前記低速の２値符号で作成された応答信号で前
   記搬送波または前記端局から送信されている該応答信号
   伝送用搬送波を周波数変換して得られた第２の搬送波を
   キーイングし、さらに該キーイングされ第２の搬送波で
   他の前記中継器から受信した通信信号を位相変調して前
   記端局に返送するようにしたことを特徴とする光ディジ
   タル伝送路の中継器監視方式。