特開 2024-128293 光通信システム及び光給電方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024128293

(43)【公開日】2024-09-24

(54)【発明の名称】光通信システム及び光給電方法

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/03 20130101AFI20240913BHJP

   H04B 10/275 20130101ALI20240913BHJP

   H04B 10/071 20130101ALI20240913BHJP

   H04B 10/80 20130101ALI20240913BHJP

【ＦＩ】

H04B10/03

H04B10/275

H04B10/071

H04B10/80

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023037203

(22)【出願日】2023-03-10

(71)【出願人】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】304026696

【氏名又は名称】国立大学法人三重大学

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100129230

【弁理士】

【氏名又は名称】工藤 理恵

(72)【発明者】

【氏名】黒田 晃弘

(72)【発明者】

【氏名】川野 友裕

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 ひろし

(72)【発明者】

【氏名】片山 和典

(72)【発明者】

【氏名】真鍋 哲也

【テーマコード（参考）】

5K102

【Ｆターム（参考）】

5K102AA44

5K102AD01

5K102AH02

5K102AH26

5K102AL02

5K102AN02

5K102AN03

5K102LA06

5K102LA15

5K102LA22

5K102LA52

5K102LA56

5K102MA01

5K102MB11

5K102MB20

5K102MH02

5K102MH15

5K102MH22

5K102PD13

5K102PH01

5K102PH31

5K102PH41

5K102PH47

5K102PH48

5K102PH49

5K102PH50

5K102RD28

(57)【要約】

【課題】ネットワークに断線が生じても当該ネットワークに設置されたノードを動作させることが可能な光通信システム及び光給電方法を提供する。
【解決手段】リング型のネットワーク１１における光通信システム１０は、ネットワーク１１における第１方路１４Ａへの第１レーザ光１５Ａの出力と、ネットワーク１１における第２方路１４Ｂへの第２レーザ光１５Ｂの出力とを切り替え可能に実行する親ノード１２と、第１レーザ光１５Ａまたは第２レーザ光１５Ｂからの光給電によって動作する複数の子ノード１３とを備え、第１レーザ光１５Ａと第２レーザ光１５Ｂの波長は互いに異なり、親ノード１２から各子ノード１３に向かう第１レーザ光１５Ａと第２レーザ光１５Ｂの進行方向は互いに異なる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

リング型のネットワークにおける光通信システムであって、
前記ネットワークにおける第１方路への第１レーザ光の出力と、前記ネットワークにおける第２方路への第２レーザ光の出力とを切り替え可能に実行する親ノードと、
前記第１レーザ光または前記第２レーザ光からの光給電によって動作する複数の子ノードと
を備え、
前記第１レーザ光と前記第２レーザ光の波長は互いに異なり、
前記親ノードから各前記子ノードに向かう前記第１レーザ光と前記第２レーザ光の進行方向は互いに異なる
光通信システム。

【請求項2】

請求項１に記載の光通信システムであって、
前記ネットワークにおける第３方路に出力する試験光を用いて前記ネットワークの断線を検出する光試験器を更に備え、
前記光試験器が前記ネットワークの断線を検出したとき、前記親ノードは前記第１レーザ光と前記第２レーザ光のうちの一方から他方に出力を切り替える
光通信システム。

【請求項3】

請求項１に記載の光通信システムであって、
前記ネットワークにおける第３方路に出力する試験光を用いて前記ネットワークの断線を検出する光試験器を更に備え、
前記光試験器が前記ネットワークの断線を検出したとき、前記親ノードは前記第１レーザ光と前記第２レーザ光を出力する
光通信システム。

【請求項4】

請求項２に記載の光通信システムであって、
前記親ノードは前記第３方路に第３レーザ光を出力し、
各前記子ノードは前記第３レーザ光からの光給電によって得られた電力を蓄電する
光通信システム。

【請求項5】

請求項３に記載の光通信システムであって、
前記親ノードは前記第３方路に第３レーザ光を出力し、
各前記子ノードは前記第３レーザ光からの光給電によって得られた電力を蓄電する
光通信システム。

【請求項6】

請求項１～５のうちの何れか一項に記載の光通信システムであって、
各前記子ノードは、前記親ノードとの通信によって得られた制御信号に基づき、各前記子ノードに接続した外部装置を制御する
光通信システム。

【請求項7】

リング型のネットワークにおける光給電方法であって、
前記ネットワークの第１方路を介した親ノードから複数の子ノードへの第１レーザ光の出力と、前記ネットワークの第２方路を介した前記親ノードから各前記子ノードへの第２レーザ光の出力とを切り替え可能に実行し、
各前記子ノードにおいて、前記第１レーザ光又は第２レーザ光を電力に変換し、
前記第１レーザ光と前記第２レーザ光の波長は互いに異なり、
前記親ノードから各前記子ノードに向かう前記第１レーザ光と前記第２レーザ光の進行方向は互いに異なる
光給電方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光通信システム及び光給電方法に関する。

【背景技術】

【0002】

光ファイバネットワークの利用環境の変化に応えるため、光ファイバの方路変更や増設等の工事が一定の頻度で行われている。この工事は現地に赴いた工事作業者が行っていたが、近年、このような工事を遠隔操作で遂行する技術が提案されている（非特許文献１及び非特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】R. Helkey et.al., “Remotely powered optical switch for remote subscriber aggregation and OTDR measurement in PON”, 33rd European Conference and Exhibition of Optical Communication (2007)

【非特許文献2】川野友裕、真鍋哲也、黒田晃弘、中江和英、渡辺汎、片山和典、“遠隔光路切替ノードの直列接続方式に関する一検討”、電子情報通信学会総合大会２０２２、Ｂ－１３－２８

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

非特許文献１及び２に記載のネットワークは、制御装置と、１又は複数のノードとを備えている。制御装置と複数のノードは、１本の光ファイバによって構成された方路を介して接続されている。即ち、制御装置、複数のノード、及びこれらを接続する方路はバス型ネットワークを構築している。制御装置は、バス型ネットワークを介して各ノードへ光給電すると共に、各ノードとの光通信を行う。これにより各ノードの動作が制御される。

【0005】

１本の光ファイバで構築されたバス型ネットワークにおいて当該光ファイバが断線した場合、当該ネットワークに設置されたノードは制御信号などを伝達する光通信が不可能となる。その結果、ノードは与えられた機能を発揮できなくなる。また、光通信がノードへの光給電を伴っている場合は、当該ノードの電力が失われてしまう。

【0006】

本開示は上述の事情を鑑みて成されたものであり、ネットワークに断線が生じても当該ネットワークに設置されたノードを動作させることが可能な光通信システム及び光給電方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様に係る光通信システムは、リング型のネットワークにおける第１方路への第１レーザ光の出力と、前記ネットワークにおける第２方路への第２レーザ光の出力とを切り替え可能に実行する親ノードと、前記第１レーザ光または前記第２レーザ光からの光給電によって動作する複数の子ノードとを備え、前記第１レーザ光と前記第２レーザ光の波長は互いに異なり、前記親ノードから各前記子ノードに向かう前記第１レーザ光と前記第２レーザ光の進行方向は互いに異なる。

【0008】

本開示の一態様に係る光給電方法は、リング型のネットワークにおいて、前記ネットワークの第１方路を介した親ノードから複数の子ノードへの第１レーザ光の出力と、前記ネットワークの第２方路を介した前記親ノードから各前記子ノードへの第２レーザ光の出力とを切り替え可能に実行し、各前記子ノードにおいて、前記第１レーザ光又は第２レーザ光を電力に変換し、前記第１レーザ光と前記第２レーザ光の波長は互いに異なり、前記親ノードから各前記子ノードに向かう前記第１レーザ光と前記第２レーザ光の進行方向は互いに異なる。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、ネットワークに断線が生じても当該ネットワークに設置されたノードを動作させることが可能な光通信システム及び光給電方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本開示の実施形態に係る光通信システムの概略図である。

【図2A】図２Ａは、光通信システムの動作の一例を説明するための図である。

【図2B】図２Ｂは、光通信システムの動作の一例を説明するための図である。

【図3】図３は、親ノード及び子ノードの具体的な構成の第１例を示す図である。

【図4】図４は、親ノード及び子ノードの具体的な構成の第２例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本開示の実施形態に係る光通信システム及び光給電方法について説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0012】

まず、光通信システム１０の概要について説明する。
図１は、本開示の実施形態に係る光通信システム１０の概略図である。図１に示すように、光通信システム１０は、ネットワーク１１に設けられた親ノード（所内ノード）１２及び複数の子ノード（所外ノード）１３とを備える。図１は、説明の便宜上、４つの子ノード１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄを示している。しかしながら、子ノード１３の数は４に限られず、ネットワーク１１の規模や用途に応じて適宜設定される。

【0013】

ネットワーク１１は、親ノード１２と各子ノード１３間の光伝送路である第１方路１４Ａ及び第２方路１４Ｂによって構築される。第１方路１４Ａ及び第２方路１４Ｂは、複数の子ノード１３を順番に経由し、所謂リング型のネットワークを形成する。第１方路１４Ａ及び第２方路１４Ｂを構成する複数の光ファイバは、子ノード１３間において束ねられた状態で所定の経路に敷設され、例えば１本の光ケーブル（図示せず）として敷設されている。

【0014】

親ノード１２は、通信事業者の収容局又は中継局などの比較的大規模な通信施設に設置され、商用電源等の外部電力によって動作する。親ノード１２は、第１レーザ光１５Ａを第１方路１４Ａに出力する。また、親ノード１２は、第２レーザ光１５Ｂを第２方路１４Ｂに出力する。第１レーザ光１５Ａ及び第２レーザ光１５Ｂは何れも、子ノード１３との光通信及び子ノード１３への光給電のために用いられる。

【0015】

親ノード１２は、第１レーザ光１５Ａの出力と第２レーザ光１５Ｂの出力とを切り替え可能に実行する。例えば、親ノード１２は、第１方路１４Ａへの第１レーザ光１５Ａの出力と第２方路１４Ｂへの第２レーザ光１５Ｂの出力とを交互に切り替える。この切り替えは、予め設定された周期に基づいて行なってもよく、ネットワーク１１の断線の検出後に行なってもよい。なお、親ノード１２は、第１レーザ光１５Ａと第２レーザ光１５Ｂの両方を出力することも可能である。第１レーザ光１５Ａと第２レーザ光１５Ｂの両方の出力は、例えば、ネットワーク１１の断線の検出後に行われる。

【0016】

図１に示すように、親ノード１２から各子ノード１３に向かう第１レーザ光１５Ａ及び第２レーザ光１５Ｂの進行方向は互いに異なるように設定される。即ち、これら２つの進行方向は互いに逆である。例えば図１に示すように、第１レーザ光１５Ａは親ノード１２からネットワーク１１の一端に入射し、第１方路１４Ａを時計回りに進行する。一方、第２レーザ光１５Ｂは親ノード１２からネットワーク１１の他端に入射し、第２方路１４Ｂを反時計回りに進行する。

【0017】

第１レーザ光１５Ａと第２レーザ光１５Ｂの波長は互いに異なっている。但し、波長は異なるものの、第１レーザ光１５Ａ及び第２レーザ光１５Ｂは何れも、各子ノード１３を光給電するために十分な強度（エネルギー）を有する。更に、子ノード１３との通信を行うために、各レーザ光は、変調器（後述する第１変調器２２又は第２変調器２７（図３参照））によってオンオフ変調される場合もある。オンオフ変調されたレーザ光は光信号として扱われ、例えば、子ノード１３に接続する外部装置（後述）の制御信号を示すように変調される。

【0018】

子ノード１３は、親ノード１２から離れたネットワーク１１上の所定箇所に設置され、第１レーザ光１５Ａ及び第２レーザ光１５Ｂを受光する。子ノード１３は、第１レーザ光１５Ａ又は第２レーザ光１５Ｂによる光給電によって動作し、状況に応じて第１レーザ光１５Ａ又は第２レーザ光１５Ｂを用いて親ノード１２との通信を行う。子ノード１３の動作に必要な電力は第１レーザ光１５Ａ又は第２レーザ光１５Ｂから得られるため、子ノード１３は蓄電部４７以外の電力供給源を必要としない。つまり、本実施形態に係る光通信システムでは、電池の交換作業や、子ノード１３への電力線の敷設工事を省略できる。

【0019】

子ノード１３は、互いに波長の異なる第１レーザ光１５Ａと第２レーザ光１５Ｂを用いて、通信及び電力変換が可能なように構成されている。具体的には、子ノード１３は、波長の異なる第１レーザ光１５Ａと第２レーザ光を１つの光電変換素子４５に導くため、ＷＤＭカプラ４２を採用している。従って、子ノード１３が第１レーザ光１５Ａと第２レーザ光１５Ｂを同時に受光したとしても、両者の波長が異なるため、互いの光干渉による光パワーの減衰を防止することができる。換言すれば、各レーザ光を用いて適切に電力変換を遂行することができ、電力不足による子ノード１３の不測の停止を防止することができる。

【0020】

子ノード１３には、当該子ノード１３によって制御される外部装置（図示せず）が接続されている。この外部装置は、例えば、情報通信ネットワーク間の接続、遮断を行う光スイッチやポート監視デバイスなどの方路制御装置、監視システムに利用される温度計や水位計などの計測装置である。ただし、子ノード１３に制御される外部装置は上記の装置に限られず、子ノード１３によって駆動可能な装置である限り、光通信システム１０の用途に応じて任意に選択できる。

【0021】

上記の外部装置の動作は、変調された第１レーザ光１５Ａ又は第２レーザ光１５Ｂによって生成された制御信号に基づいている。この制御信号を生成するためのレーザ光の変調は親ノード１２が実行する。つまり、外部装置の動作は、子ノード１３を介した親ノード１２からの遠隔操作によって制御される。従って、外部装置を操作するために、作業者が子ノード１３の設置場所まで赴く必要は無い。例えば、外部装置が上述の方路制御装置である場合、方路の切り替えは収容局等の通信施設から実行することができる。

【0022】

次に、光通信システム１０の動作、即ち本実施形態に係る光給電方法について説明する。
図２Ａ及び図２Ｂは、光通信システム１０の動作の一例を説明するための図である。本実施形態に係る光通信システム１０は、光給電方法の一工程として、第１方路１４Ａへの第１レーザ光１５Ａの出力と、第２方路１４Ｂへの第２レーザ光１５Ｂの出力とを切り替え可能に実行する。例えば、第１レーザ光１５Ａの出力と第２レーザ光１５Ｂの出力を交互に繰り返す。これに対して、各子ノード１３は、光給電方法の一工程として、第１レーザ光１５Ａ又は第２レーザ光１５Ｂを電力に変換する。変換された電力は、子ノード１３の駆動電力として使用される。従って、ネットワーク１１に断線が生じていても、第１レーザ光１５Ａの出力と第２レーザ光１５Ｂの出力のうちの一方から他方への切り替えによって、親ノード１２と各子ノード１３との間の光通信および各子ノード１３への光給電を継続させることができる。

【0023】

例えば図２Ａに示すように、第１レーザ光１５Ａが親ノード１２から第１方路１４Ａに出力されている状況を想定する。第１レーザ光１５Ａは第１方路１４Ａを時計回りに進行する。この状況から、子ノード１３Ｂと子ノード１３Ｃの間のＡ点でネットワーク１１の断線が発生したとする。断線の発生は、例えば、第１レーザ光１５Ａ又は第２レーザ光１５Ｂを用いた親ノード１２と複数の子ノード１３の何れかとの通信の不通によって親ノード１２が判断できる。なお、親ノード１２が複数の子ノード１３との通信を方路に沿って順番に試みることにより、断線が発生した場所を特定することもできる。

【0024】

Ａ点で断線が発生すると、親ノード１２は、点Ａよりもネットワーク１１の下流側に位置していた２つの子ノード１３Ｃ、１３Ｄのそれぞれに対して光通信及び光給電が不可能となる。そこで、図２Ｂに示すように、親ノード１２はレーザ光の方路を、これまで用いていた第１方路１４Ａから第２方路１４Ｂに切り替え、第２レーザ光１５Ｂを出力する。第２レーザ光１５Ｂは、第２方路１４Ｂを反時計回りに進行するので、親ノード１２と子ノード１３Ｃ、１３Ｄのそれぞれとの間の光通信および子ノード１３Ｃ、１３Ｄへの光給電が復活する。このとき、親ノード１２は、断線の発生をオペレータ等に通知してもよい。

【0025】

更に、第１方路１４Ａへの第１レーザ光１５Ａの出力と第２方路１４Ｂへの第２レーザ光１５Ｂの出力とを交互に繰り返してもよい。これにより、親ノード１２と全ての子ノード１３との間の光通信と、全ての子ノード１３への光給電とを継続して実行することができる。即ち、ネットワーク１１に断線が生じても当該ネットワーク１１に設置された子ノード１３を動作させることが可能な光通信システム１０を構築することができる。

【0026】

なお、親ノード１２は、ネットワーク１１の断線の有無に関わりなく、第１レーザ光１５Ａの出力と第２レーザ光１５Ｂの出力を交互に繰り返してもよい。この場合も、各子ノードに第１レーザ光１５Ａ又は第２レーザ光１５Ｂが継続的に入力される。従って、親ノード１２と全ての子ノード１３との間の光通信および全ての子ノード１３への光給電を継続させることができる。なお、第１レーザ光１５Ａ又は第２レーザ光１５Ｂを用いた親ノード１２と子ノード１３間の通信によって、断線の発生とその発生個所の特定も可能である。

【0027】

また、親ノード１２は、ネットワーク１１の断線を判断したとき、第１レーザ光１５Ａと第２レーザ光１５Ｂの両方を出力してもよい。この場合も、各子ノードに第１レーザ光１５Ａ又は第２レーザ光１５Ｂが継続的に入力される。従って、親ノード１２と全ての子ノード１３との間の光通信および全ての子ノード１３への光給電を継続させることができる。

【0028】

次に親ノード１２の具体的な構成について説明する。
図３は、親ノード１２及び子ノード１３の具体的な構成の第１例を示す図である。図３に示すように、親ノード１２は、第１レーザ光源２１、第１変調器２２と、第１光サーキュレータ２３と、第１受光器２４と、制御部２５とを備えている。制御部２５は、所謂マイクロコンピュータであり、メモリ等に予め記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、親ノード１２に設けられた第１レーザ光源２１等の各構成要素の統括制御を行う。

【0029】

第１レーザ光源２１は第１レーザ光１５Ａを生成し、生成された第１レーザ光１５Ａを第１方路１４Ａに出力する。第１レーザ光１５Ａの波長は、光ファイバネットワークのＰＯＮシステムで用いられる、１３１０ｎｍ、１４９０ｎｍ、又は１５５０ｎｍなどの波長を採用することができる。

【0030】

第１変調器２２は所謂電子シャッターであり、制御部２５からの制御信号に応じて第１レーザ光１５Ａに対してオンオフ変調を行い、子ノード１３に向けた光信号を生成する。第１変調器２２は、第１レーザ光１５Ａを用いた親ノード１２と子ノード１３の間の通信を行う際に動作する。

【0031】

第１光サーキュレータ２３は、第１レーザ光源２１から出力された第１レーザ光１５Ａを第１方路１４Ａに出力する。第１光サーキュレータ２３を通過した第１レーザ光１５Ａは、ネットワーク１１の一端に位置する第１方路１４Ａの端部に入射する。また、第１光サーキュレータ２３は、子ノード１３から第１方路１４Ａを介して戻ってきた第１レーザ光１５Ａの反射光を、第１受光器２４に出力する。

【0032】

第１受光器２４は、第１光サーキュレータ２３を介して到達した第１レーザ光１５Ａの反射光を電気信号に変換し、制御部２５に出力する。なお、第１レーザ光１５Ａの反射光は、子ノード１３に設けられたＭＥＭＳ光スイッチ４６によってオンオフ変調されている。

【0033】

親ノード１２は、第２レーザ光源２６、第２変調器２７と、第２光サーキュレータ２８と、第２受光器２９とを更に備える。

【0034】

第２レーザ光源２６は第２レーザ光１５Ｂを生成し、生成された第２レーザ光１５Ｂを第２方路１４Ｂに出力する。第２レーザ光１５Ｂの波長は、第１レーザ光１５Ａの波長と同じく、１３１０ｎｍ、１４９０ｎｍ、又は１５５０ｎｍなどの波長を採用することができる。但し、上述の通り、第２レーザ光１５Ｂの波長は、第１レーザ光１５Ａの波長と異なる値に設定される。

【0035】

また、第１変調器２２と同じく、第２変調器２７も所謂電子シャッターであり、制御部２５からの制御信号に応じて第２レーザ光１５Ｂに対してオンオフ変調を行い、子ノード１３に向けた光信号を生成する。第２変調器２７は、第２レーザ光１５Ｂを用いた親ノード１２と子ノード１３の間の通信を行う際に動作する。

【0036】

第２光サーキュレータ２８は、第２レーザ光源２６から出力された第２レーザ光１５Ｂを第２方路１４Ｂに出力する。第２光サーキュレータ２８を通過した第２レーザ光１５Ｂは、ネットワーク１１の他端に位置する第２方路１４Ｂの端部に入射する。また、第２光サーキュレータ２８は、子ノード１３から第２方路１４Ｂを介して戻ってきた第２レーザ光１５Ｂの反射光を、第２受光器２９に出力する。

【0037】

第１レーザ光１５Ａが、ネットワーク１１の一端に位置する第１方路１４Ａの端部に入射する一方、第２レーザ光１５Ｂは、ネットワーク１１の他端に位置する第２方路１４Ｂの端部に入射する。従って、親ノード１２から各子ノード１３に向かう第１レーザ光１５Ａと第２レーザ光１５Ｂは、ネットワーク１１上で互いに逆方向に進行する。

【0038】

第２受光器２９は、第２光サーキュレータ２８を介して到達した第２レーザ光１５Ｂの反射光を電気信号に変換し、制御部２５に出力する。なお、第２レーザ光１５Ｂの反射光は、子ノード１３に設けられたＭＥＭＳ光スイッチ４６によってオンオフ変調されている。

【0039】

次に子ノード１３の具体的な構成について説明する。
各子ノード１３は、光カプラ４０と、光カプラ４１と、ＷＤＭカプラ４２と、光サーキュレータ４３と、光カプラ４４と、光電変換素子（第１光電変換素子）４５と、ＭＥＭＳ光スイッチ４６と、蓄電部４７と、制御部４８とを備える。

【0040】

光カプラ４０は、第１方路１４Ａを通過した第１レーザ光１５Ａを２本のレーザ光に分岐し、当該２本のレーザ光のうちの一方をＷＤＭカプラ４２に出力する。また、光カプラ４０は、当該２本のレーザ光のうちの他方を、隣の（即ち、第１レーザ光１５Ａの進行方向において下流側に位置する）子ノード１３の光カプラ４０に出力する。

【0041】

光カプラ４１は、第２方路１４Ｂを通過した第２レーザ光１５Ｂを２本のレーザ光に分岐し、当該２本のレーザ光のうちの一方をＷＤＭカプラ４２に出力する。また、光カプラ４１は、当該２本のレーザ光のうちの他方を、隣の（即ち、第２レーザ光１５Ｂの進行方向において下流側に位置する）子ノード１３の光カプラ４１に出力する。

【0042】

ＷＤＭカプラ４２は、波長の異なる第１レーザ光１５Ａ及び第２レーザ光１５Ｂを光サーキュレータ４３に出力する。即ち、光カプラ４０から出力された第１レーザ光１５Ａを光サーキュレータ４３に出力する。また、ＷＤＭカプラ４２は、光カプラ４１から出力された第２レーザ光１５Ｂを光サーキュレータ４３に出力する。

【0043】

光サーキュレータ４３は、ＷＤＭカプラ４２から出力された第１レーザ光１５Ａ又は第２レーザ光１５Ｂを、光カプラ４４に出力する。また、光サーキュレータ４３は、光カプラ４４から出力され、ＭＥＭＳ光スイッチ４６によって反射された第１レーザ光１５Ａ又は第２レーザ光１５Ｂを、ＷＤＭカプラ４２に出力する。

【0044】

光カプラ４４は、光サーキュレータ４３から出力された第１レーザ光１５Ａ又は第２レーザ光１５Ｂを２本のレーザ光に分岐し、当該２本のレーザ光のうちの一方を光電変換素子４５に出力する。また、光カプラ４４は、当該２本のレーザ光のうちの他方を、ＭＥＭＳ光スイッチ４６に出力する。

【0045】

光電変換素子４５は、光カプラ４４から出力された第１レーザ光１５Ａ又は第２レーザ光１５Ｂを電気エネルギーに変換する。変換された電気エネルギーは蓄電部４７に出力される。光電変換素子４５は、変換された電気エネルギーの一部を電気信号として制御部４８に出力する。第１レーザ光１５Ａが親ノード１２の第１変調器２２によってオンオフ変調されている場合、光電変換素子４５からは同一のシーケンスでオンオフ変調された電気信号が出力される。制御部４８は、この電気信号を受信し、親ノード１２からの種々の情報を取得する。第２レーザ光１５Ｂが親ノード１２の第２変調器２７によってオンオフ変調されている場合も同様であり、親ノード１２からの種々の情報を取得することができる。

【0046】

蓄電部４７は例えば周知のキャパシタであり、光電変換素子４５から出力された電気エネルギーを蓄積する。蓄電部４７は、子ノード１３の電力供給源として機能する。蓄電部４７の電力は制御部４８に供給され、これにより制御部４８は動作する。

【0047】

制御部４８は、所謂マイクロコンピュータであり、メモリ等に予め記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、ＭＥＭＳ光スイッチ４６を制御し、第１レーザ光１５Ａ又は第２レーザ光１５Ｂを用いた親ノード１２との通信を行う。また、制御部４８は、この通信によって得られた親ノード１２からの制御信号に基づき、子ノード１３に接続した外部装置を制御する。上述の通り、この外部装置は方路制御装置や計測装置などである。なお、蓄電部４７は、外部装置に電力を供給してもよい。この場合、子ノード１３だけでなく、外部装置についても電力線の敷設が不要になる。

【0048】

ＭＥＭＳ光スイッチ４６は、半導体への微細加工によって形成された多数の微小ミラーを有する。微小ミラーの角度は制御部４８によって調整できる。ＭＥＭＳ光スイッチ４６は、光カプラ４４から出力された第１レーザ光１５Ａ又は第２レーザ光１５Ｂを、制御部４８の制御によってオンオフ変調させつつ、光サーキュレータ４３に出力する。

【0049】

ＭＥＭＳ光スイッチ４６に反射された第１レーザ光１５Ａ又は第２レーザ光１５Ｂは、光サーキュレータ４３を通過し、再びＷＤＭカプラ４２に入射する。ＷＤＭカプラ４２を入射したレーザ光は、その波長に応じて光カプラ４０又は光カプラ４１に出力される。

【0050】

具体的には、光サーキュレータ４３を通過した第１レーザ光１５ＡがＷＤＭカプラ４２に入射した場合、第１レーザ光１５Ａは光カプラ４０に出力される。その後、第１レーザ光１５Ａは、第１方路１４Ａ（と他の子ノード１３の光カプラ４０）を経由し、更に、親ノード１２の第１光サーキュレータ２３を経由して、親ノード１２の第１受光器２４に受光される。第１受光器２４が受光した第１レーザ光１５ＡがＭＥＭＳ光スイッチ４６によるオンオフ変調を受けている場合、親ノード１２は、この変調が示した種々の情報を取得する。

【0051】

一方、光サーキュレータ４３を通過した第２レーザ光１５ＢがＷＤＭカプラ４２に入射した場合、第２レーザ光１５Ｂは光カプラ４１に出力される。その後、第２レーザ光１５Ｂは、第２方路１４Ｂ（と他の子ノード１３の光カプラ４１）を経由し、更に、親ノード１２の第２光サーキュレータ２８を経由して、親ノード１２の第２受光器２９に受光される。第２受光器２９が受光した第２レーザ光１５ＢがＭＥＭＳ光スイッチ４６によるオンオフ変調を受けている場合、親ノード１２は、この変調が示した種々の情報を取得する。

【0052】

図４は、親ノード１２及び子ノード１３の具体的な構成の第２例を示す図である。図４に示すように、第２例に係る親ノード１２は、第１例に係る上述の構成に加え、光試験器３０と、光チャネルセレクタ３１とを更に備える。なお、光試験器３０は親ノード１２に接続する別の装置として設けられていてもよい。

【0053】

光試験器３０は、光時間領域反射率計(OTDR: Optical Time Domain Reflectometer)である。光試験器３０は、検査対象の光ファイバにパルス化された試験光を入射させ、試験光のレイリー散乱に由来する後方散乱光やフレネル反射光の強度と往復時間に基づき、光ファイバの断線の有無及び断線箇所を特定する。

【0054】

本例に係る光試験器３０は、ネットワーク１１に設けた第３方路１４Ｃに光チャネルセレクタ３１を介して試験光５２を定期的に入射し、第３方路１４Ｃの断線を検出する。第３方路１４Ｃは、第１方路１４Ａ及び第２方路１４Ｂに沿って敷設され、第１方路１４Ａ及び第２方路と同じく全ての子ノード１３を経由する。光チャネルセレクタ３１は、試験光５２の光路を定期的に切り替え、当該試験光５２を第３方路１４Ｃの一端と他端に交互に入射させる。これにより、試験光５２の光路を交互に切り替えない場合と比べて、光試験器３０から断線の発生個所までの最大距離が半分に短縮される。従って、断線の検出感度を向上させることができる。

【0055】

第３方路１４Ｃは、子ノード１３間で第１方路１４Ａ及び第２方路１４Ｂに近接している。例えば第３方路１４Ｃは、第１方路１４Ａ及び第２方路１４Ｂと共に、１本の光ファイバケーブルに収容されている。従って、第３方路１４Ｃが断線した場合は、第１方路１４Ａ及び第２方路１４Ｂも断線している可能性が非常に高い。そこで、光試験器３０が第３方路１４Ｃの断線を検出した場合、親ノード１２の制御部２５は、第１方路１４Ａ及び第２方路１４Ｂも断線していると判断する。親ノード１２はこの判断に基づいて、出力するレーザ光を、第１レーザ光１５Ａと第２レーザ光１５Ｂのうちの一方から他方に切り替える。例えば親ノード１２は、第１レーザ光１５Ａの出力と第２レーザ光１５Ｂの出力とを交互に繰り返すことを開始してもよい。

【0056】

光試験器３０による断線の検出感度は、第１レーザ光１５Ａを用いた通信及び第２レーザ光を用いた通信による断線の検出感度よりも遥かに高い。つまり、高感度で各方路の断線を検出することができ、全ての子ノード１３に対してより確実に光給電を行うことができる。なお、光試験器３０が断線箇所を特定した場合、親ノード１２はその結果をオペレータ等に通知してもよい。

【0057】

図４に示すように、第２例に係る親ノード１２は、第３レーザ光源３２と、光カプラ３３とを更に備えてもよい。この場合、子ノード１３は、第１例に係る上述の構成に加え、光カプラ４９と、第２光電変換素子５０と、第３光電変換素子５１とを備える。

【0058】

第３レーザ光源３２は、子ノード１３への光給電に用いる第３レーザ光１５Ｃを生成し、光カプラ３３及び光チャネルセレクタ３１を介して、第３方路１４Ｃに出力する。第３レーザ光１５Ｃも、第１レーザ光１５Ａの波長と同じく、１３１０ｎｍ、１４９０ｎｍ、又は１５５０ｎｍなどの波長を採用することができる。

【0059】

上述の通り、光チャネルセレクタ３１は、定期的に光路を切り替える。従って、第３方路１４Ｃにおける第３レーザ光１５Ｃの進行方向も定期的に逆転する。説明の便宜上、第３レーザ光１５Ｃの２つの進行方向のうちの一方を第１の進行方向、他方を第２の進行方向と称する。第１の進行方向と第２の進行方向は互いに逆である。

【0060】

光カプラ４９は所謂２ｘ２光カプラであり第３方路１４Ｃ上に配置される。光カプラ４９は、第１の進行方向に進行する第３レーザ光１５Ｃを２本のレーザ光に分岐し、当該２本のレーザ光の一方を、第２光電変換素子５０に出力する。また、光カプラ４９は、当該２本のレーザ光の他方を、隣の（即ち、第３レーザ光１５Ｃの第１の進行方向において下流側に位置する）子ノード１３の光カプラ４９に出力する。

【0061】

光チャネルセレクタ３１によって、第３レーザ光１５Ｃの進行方向が第２の進行方向に逆転した場合、光カプラ４９は第２の進行方向に進行する第３レーザ光１５Ｃを２本のレーザ光に分岐し、当該２本のレーザ光の一方を、第３光電変換素子５１に出力する。また、光カプラ４９は、当該２本のレーザ光の他方を、隣の（即ち、第３レーザ光１５Ｃの第２の進行方向において下流側に位置する）子ノード１３の光カプラ４９に出力する。

【0062】

第２光電変換素子５０は、光カプラ４９から出力された第３レーザ光１５Ｃを電気エネルギーに変換し、蓄電部４７に出力する。同様に、第３光電変換素子５１も、光カプラ４９から出力された第３レーザ光１５Ｃを電気エネルギーに変換し、蓄電部４７に出力する。第３レーザ光１５Ｃが何れの進行方向に切り替えられても、第２光電変換素子５０及び第３光電変換素子５１のうちの何れかが光電変換を実行し、継続的な蓄電を可能にする。つまり、第３方路を断線の検査用に用いるだけでなく、子ノード１３への光給電に活用させることができる。従って、比較的消費電力の高い外部機器も子ノード１３からの供給電力だけで賄うことができる。

【0063】

なお、光カプラ４９は所謂２ｘ２光スイッチでもよい。この場合、子ノード１３の制御部２５は、２ｘ２光スイッチ内の光路を定期的に切り替える。

【0064】

本実施形態によれば、親ノード１２を起点として複数の子ノード１３が並んだリング型のネットワーク１１が構築される。ネットワーク１１を構成する２つの方路、即ち、２本の光ファイバの断線を直接的又は間接的に検出し、光給電及び光通信の経路を切り替えることで子ノード１３への光給電と光通信を維持することができる。また、子ノード１３の構成要素にＷＤＭカプラ４２が採用されている。その結果、異なる波長の光を使った２方向の光通信と光給電が可能となり、且つ、通信干渉を回避できる冗長系を光給電による駆動で実現することができる。

【符号の説明】

【0065】

１０ 光通信システム
１１ ネットワーク
１２ 親ノード（所内ノード）
１３ 子ノード（所外ノード）
１３Ａ～１３Ｄ 子ノード
１４Ａ 第１方路
１４Ｂ 第２方路
１４Ｃ 第３方路
１５Ａ 第１レーザ光
１５Ｂ 第２レーザ光
１５Ｃ 第３レーザ光
２１ 第１レーザ光源
２２ 第１変調器
２３ 第１光サーキュレータ
２４ 第１受光器
２５ 制御部
２６ 第２レーザ光源
２７ 第２変調器
２８ 第２光サーキュレータ
２９ 第２受光器
３０ 光試験器
３１ 光チャネルセレクタ
３２ 第３レーザ光源
３３ 光カプラ
４０ 光カプラ
４１ 光カプラ
４２ ＷＤＭカプラ
４３ 光サーキュレータ
４４ 光カプラ
４５ 光電変換素子（第１光電変換素子）
４６ ＭＥＭＳ光スイッチ
４７ 蓄電部
４８ 制御部
４９ 光カプラ
５０ 第２光電変換素子
５１ 第３光電変換素子
５２ 試験光

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】