特許 7406768 光ファイバケーブルセンシング装置、光ファイバケーブルセンシング方法、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-20

(45)【発行日】2023-12-28

(54)【発明の名称】光ファイバケーブルセンシング装置、光ファイバケーブルセンシング方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01D 5/353 20060101AFI20231221BHJP

【ＦＩ】

G01D5/353 B

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020123618

(22)【出願日】2020-07-20

(65)【公開番号】P2022020232

(43)【公開日】2022-02-01

【審査請求日】2022-07-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】504137912

【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学

(74)【代理人】

【識別番号】100119677

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 賢治

(74)【代理人】

【識別番号】100160495

【弁理士】

【氏名又は名称】畑 雅明

(74)【代理人】

【識別番号】100115794

【弁理士】

【氏名又は名称】今下 勝博

(72)【発明者】

【氏名】飯田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】村山 英晶

【審査官】吉田 久

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１０２６９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１８７５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－５５２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３２８０２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／１１６０３２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／２３５１５２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１９９００１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１０２６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１０２６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－４２３８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－６８８７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平３－１５７６０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０２７２２３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１４／０８３９８９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平７－４９２２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｄ ５／２６－５／３８

Ｇ０１Ｂ １１／１６

Ｇ０１Ｍ １１／００－１１／０２

Ｇ０１Ｊ ９／００

Ｇ０２Ｂ ６／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

敷設された光ファイバケーブルに含まれる通信用のシングルモード光ファイバの一端に試験光を入射し、前記シングルモード光ファイバの前記一端に戻ってくる散乱光から前記シングルモード光ファイバ毎に物理量の長手方向分布を測定する測定器と、
前記物理量の長手方向分布から前記シングルモード光ファイバの曲げの位置を検出すること、及び、データベースに記載されている特定点の位置と前記曲げの位置とを照合して前記光ファイバケーブルの敷設経路を推定する演算器と、
を備え、
前記曲げの位置は、前記光ファイバケーブルの前記測定器から前記物理量の長手方向分布に現れるピークまでの距離であることを特徴とする光ファイバケーブルセンシング装置。

【請求項2】

前記演算器は、
前記測定器から、前記測定器に最も近い前記曲げの位置ｚ_１に相当する特定点の位置ｐ_１までの前記光ファイバケーブルの敷設方向を知得済みであり、
前記曲げの位置ｚ_ｎ（ｎは２以上の自然数）と前記曲げの位置ｚ_ｎ－１との距離を算出し、
前記曲げの位置ｚ_ｎ－１に相当する前記特定点の位置ｐ_ｎ－１から前記距離だけ離れた位置にある前記特定点の位置ｐ_ｎを前記データベースから見出し、
前記曲げの位置ｚ_ｎ－１から前記曲げの位置ｚ_ｎの間では前記光ファイバケーブルの敷設方向が前記特定点の位置ｐ_ｎ－１から前記特定点の位置ｐ_ｎへの方向であると推定する推定作業を行うこと、及び
前記ｎが全ての前記曲げの数Ｎに至るまで前記推定作業を繰り返すこと
を特徴とする請求項１に記載の光ファイバケーブルセンシング装置。

【請求項3】

敷設された光ファイバケーブルに含まれる通信用のシングルモード光ファイバの一端に試験光を入射し、前記シングルモード光ファイバの前記一端に戻ってくる散乱光から前記シングルモード光ファイバ毎に物理量の長手方向分布を測定器で測定する測定工程と、
前記物理量の長手方向分布から前記シングルモード光ファイバの曲げの位置を検出すること、及び、データベースに記載されている特定点の位置と前記曲げの位置とを照合して前記光ファイバケーブルの敷設経路を推定する演算工程と、
を行い、
前記曲げの位置は、前記光ファイバケーブルの前記測定器から前記物理量の長手方向分布に現れるピークまでの距離であることを特徴とする光ファイバケーブルセンシング方法。

【請求項4】

前記演算工程では、
前記測定器から、前記測定器に最も近い前記曲げの位置ｚ_１に相当する特定点の位置ｐ_１までの前記光ファイバケーブルの敷設方向を知得すること、
前記曲げの位置ｚ_ｎ（ｎは２以上の自然数）と前記曲げの位置ｚ_ｎ－１との距離を算出し、
前記曲げの位置ｚ_ｎ－１に相当する前記特定点の位置ｐ_ｎ－１から前記距離だけ離れた位置にある前記特定点の位置ｐ_ｎを前記データベースから見出し、
前記曲げの位置ｚ_ｎ－１から前記曲げの位置ｚ_ｎの間では前記光ファイバケーブルの敷設方向が前記特定点の位置ｐ_ｎ－１から前記特定点の位置ｐ_ｎへの方向であると推定する推定作業を行うこと、及び
前記ｎが全ての前記曲げの数Ｎに至るまで前記推定作業を繰り返すこと
を特徴とする請求項３に記載の光ファイバケーブルセンシング方法。

【請求項5】

請求項１又は２に記載の光ファイバケーブルセンシング装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、敷設された光ファイバケーブルの位置を推定する光ファイバケーブルセンシング装置、光ファイバケーブルセンシング方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

敷設された光ファイバケーブルは３次元空間の曲線の軌跡として表現することができる。３次元空間の曲線の軌跡は、曲率κと捩率τを取得し、フレネ・セレの公式を利用して解析することができる。ここで、曲率κとは、曲線がどの方向にどれくらい曲がっているかを表現する値である。捩率τとは、曲がり方向の基準となる初期座標（地球の天地を基準とした絶対座標）に対してどれくらい回転しているかを表現する値である。なお、「絶対座標」とは、例えば、地球を球としたときの任意接面に平行な平面を直交するｘ軸とｚ軸で表現し、当該ｘｚ平面の垂線をｙ軸で表現した座標である。

【0003】

曲線の任意位置で取得した曲率κと捩率τをフレネ・セレの公式に代入することで任意位置での位置ベクトルＴ（ｓ）を取得でき、位置ベクトルＴ（ｓ）を積分することで曲線の軌跡ベクトルｒ（ｓ）を得ることができる。

【0004】

図１は、光ファイバケーブルの位置を推定する方法を説明するイメージである。図１のように、「捻れによる回転Ω」と「曲がりによる方向ベクトルｒ」がわかれば、光ファイバケーブルケーブルの位置を推定することができる。ここで、「捻れによる回転Ω」とは、初期位置ｒ_０に対してｚ軸（光ファイバケーブルの中心軸方向）を中心にΩ回転することを意味する。「曲がりによる方向ベクトルｒ」は前記軌跡ベクトルｒ（ｓ）である。また、図１のｒ_ｊ（ｊは０以上の整数）は光ファイバケーブルの長手方向の位置、Ｌ_ｊは光ファイバケーブルの区間を意味する。ｘ’軸とｙ’軸は光ファイバケーブルケーブルの基準軸であり、絶対座標のｘ軸とｙ軸に対してΩ回転している。

【0005】

このように曲線軌跡を解析する場合、ＦＢＧ（Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ）が付与されたマルチコア光ファイバを用いて曲率κと捩率τを算出する手法が知られている（例えば、非特許文献１及び２を参照。）。ＦＢＧによりファイバ曲げによって反射光の波長が変わる（ブラッグ波長がシフトする）ので、ＯＦＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）で各コアの長手方向の歪み分布を測定する。そして、同一地点における各コアの歪みから得られる断面方向の歪み分布に基づいて曲率κと捩率τを算出する。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0006】

【文献】“Ｓｈａｐｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｕｓｉｎｇ ｍｕｌｔｉ－ｃｏｒｅ ｆｉｂｅｒ ｏｐｔｉｃ ｃａｂｌｅ ａｎｄ ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ ｃｕｒｖｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ”， Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ， Ｖｏｌ．２０， Ｎｏ．３， ｐｐ．２９６７－２９７３

【文献】“Ｂｅｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｕｓｉｎｇ Ｂｒａｇｇ ｇｒａｔｉｎｇｓ ｉｎ ｍｕｌｔｉｃｏｒｅ ｆｉｂｅｒ”， Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｌｅｔｔｅｒｓ， ｖｏｌ．３６， ｎｏ．２， ｐｐ．１２０－１２１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ＦＢＧを付与したマルチコア光ファイバをセンサー媒体として使用する従来の手法には次のような課題がある。
まず、ＦＢＧを付与したマルチコア光ファイバは特殊な構造のため長尺化が難しいため、従来の手法は長距離の曲線軌跡を解析することが困難である。
さらに、歪みに対する感度を向上させるためには、ＦＢＧを付与したマルチコア光ファイバのコアピッチを大きくする必要があるが、機械的強度や伝送特性担保の観点から、コアピッチを大きくすることが難しい。現状ではコアピッチが数十μｍに限定される。つまり、従来の手法は測定精度の向上が困難である。
また、測定手段であるＯＦＤＲは測定距離が短く（数十ｍ～数百ｍ）、長距離を測定することが困難である。

【0008】

一方、敷設された光ファイバケーブルはマルチコア光ファイバではなく、汎用的なシングルモード光ファイバで構成されている。このため、上述したようなマルチコア光ファイバを用いた曲線軌跡解析を行うことが困難であるという課題もある。

【0009】

そこで、本発明は、前記課題を解決するために、汎用的なシングルモード光ファイバで構成されている光ファイバケーブルの敷設ルートを容易に推定できる光ファイバケーブルセンシング装置、光ファイバケーブルセンシング方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するために、本発明に係る光ファイバケーブルセンシング装置は、光を用いて取得した長手方向歪分布光から光ファイバケーブルに曲げが発生している地点を特定し、光ファイバケーブルが通過している設備（マンホール等）の位置情報と対応付けることにより、光ファイバケーブルが向いている方向を補正することとした。

【0011】

具体的には、本発明に係る光ファイバケーブルセンシング装置は、
敷設された光ファイバケーブルに含まれるシングルモード光ファイバに試験光を入射し、前記シングルモード光ファイバ毎に物理量の長手方向分布を測定する測定器と、
前記物理量の長手方向分布から前記シングルモード光ファイバの曲げの位置を検出すること、及び、データベースに記載されている特定点の位置と前記曲げの位置とを照合して前記光ファイバケーブルの敷設経路を推定する演算器と、
を備える。

【0012】

また、本発明に係る光ファイバケーブルセンシング方法は、
敷設された光ファイバケーブルに含まれるシングルモード光ファイバに試験光を入射し、前記シングルモード光ファイバ毎に物理量の長手方向分布を測定器で測定する測定工程と、
前記物理量の長手方向分布から前記シングルモード光ファイバの曲げの位置を検出すること、及び、データベースに記載されている特定点の位置と前記曲げの位置とを照合して前記光ファイバケーブルの敷設経路を推定する演算工程と、
を行う。

【0013】

本光ファイバケーブルセンシング装置及び方法は、シングルモード光ファイバの長手方向歪分布から曲げが発生している位置を検出し、データベース上の特定点（マンホール等の設備）と照合しながら光ファイバケーブルの敷設経路を推定する。従って、本発明は、汎用的なシングルモード光ファイバで構成されている光ファイバケーブルの敷設ルートを容易に推定できる光ファイバケーブルセンシング装置、及び光ファイバケーブルセンシング方法を提供することができる。

【0014】

具体的な推定手法は次の通りである。
前記演算器は、
前記測定器から、前記測定器に最も近い前記曲げの位置ｚ_１に相当する特定点の位置ｐ_１までの前記光ファイバケーブルの敷設方向を知得済みであり、
前記曲げの位置ｚ_ｎ（ｎは２以上の自然数）と前記曲げの位置ｚ_ｎ－１との距離を算出し、
前記曲げの位置ｚ_ｎ－１に相当する前記特定点の位置ｐ_ｎ－１から前記距離だけ離れた位置にある前記特定点の位置ｐ_ｎを前記データベースから見出し、
前記曲げの位置ｚ_ｎ－１から前記曲げの位置ｚ_ｎの間では前記光ファイバケーブルの敷設方向が前記特定点の位置ｐ_ｎ－１から前記特定点の位置ｐ_ｎへの方向であると推定する推定作業を行うこと、及び
前記ｎが全ての前記曲げの数Ｎに至るまで前記推定作業を繰り返すこと
を特徴とする。

【0015】

本発明は、前記ルート推定装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。本発明に係る光ファイバケーブルセンシング装置はコンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。

【0016】

つまり、本発明の装置は、通信ビルから配線されている光ファイバケーブルの通過エリアと通過ルートを推定することができる。

【0017】

なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明は、汎用的なシングルモード光ファイバで構成されている光ファイバケーブルの敷設ルートを容易に推定できる光ファイバケーブルセンシング装置、光ファイバケーブルセンシング方法、及びプログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】光ファイバケーブルの位置を推定する方法を説明するイメージである。

【図2】本発明に係る光ファイバケーブルセンシング装置を説明する図である。

【図3】本発明に係る光ファイバケーブルセンシング装置を用いて光ファイバケーブルが有するシングルモード光ファイバの１つを測定している図である。

【図4】本発明に係る光ファイバケーブルセンシング装置が測定するシングルモード光ファイバの光ファイバケーブル断面内の位置を説明する図である。

【図5】本発明に係る光ファイバケーブルセンシング装置が算出したケーブル断面歪み分布の一例である。

【図6】「曲げ軸」の定義を説明する図である。

【図7】本発明に係る光ファイバケーブルセンシング装置が行う演算を説明する図である。

【図8】本発明に係る光ファイバケーブルセンシング方法を説明するフローチャートである。

【図9】本発明に係る光ファイバケーブルセンシングシステムを説明する図である。

【図10】本発明に係る光ファイバケーブルセンシング装置を説明する図である。

【図11】本発明に係る光ファイバケーブルセンシング装置が取得する歪の長手方向分布を説明する図である。

【図12】本発明に係る光ファイバケーブルセンシング装置の動作を説明する図である。

【図13】本発明に係る光ファイバケーブルセンシング方法を説明する図である。

【図14】本発明に係る光ファイバケーブルセンシング装置を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

【0021】

（実施形態１）
図２は、本実施形態の光ファイバケーブルセンシング装置１０を説明する図である。また、図３は、光ファイバケーブルセンシング装置１０を用いて光ファイバケーブル２０が有するシングルモード光ファイバの１つを測定している図である。光ファイバケーブル２０はテープスロット型であり、スロット２１の溝２２に４芯の光ファイバテープ心線２３が５セット挿入されている。光ファイバテープ心線２３は４本のシングルモード光ファイバ２４を４本並列させている。なお、本実施形態では、テープスロット型の光ファイバケーブル２０で説明するが、光ファイバケーブルセンシング装置１０が測定できる光ファイバケーブルはテープスロット型に限らない。
なお、シングルモード光ファイバとは、試験光の波長において光がシングルモードで伝搬する光ファイバという意味である。

【0022】

光ファイバケーブルセンシング装置１０は、
光ファイバケーブル２０に格納されたＭ本（Ｍは３以上の整数）のシングルモード光ファイバ２４のうち、任意のＮ本（ＮはＭ未満の整数）のシングルモード光ファイバ２４に試験光を入射し、Ｎ本のシングルモード光ファイバ２４毎に曲げを表す物理量の長手方向分布を測定する測定器１１と、
光ファイバケーブル２０の長手方向の任意地点において、光ファイバケーブル２０の断面におけるＮ本のシングルモード光ファイバ２４のそれぞれの位置及び前記物理量から、光ファイバケーブル２０の前記任意地点の曲率κを数１で算出し、光ファイバケーブル２０の前記任意地点の捩率τを数２で算出する演算器１２と、
を備える。
図３の例では、Ｍ＝１６０である。
また、数１と数２については後述する。

【0023】

光ファイバケーブルセンシング装置１０は、全てのシングルモード光ファイバ２４を測定しなくてよい。図４は、光ファイバケーブルセンシング装置１０が測定するシングルモード光ファイバ２４の位置を説明する図である。光ファイバケーブルセンシング装置１０は、溝２２毎に最外周にある４本のシングルモード光ファイバ２４と最内周にある４本のシングルモード光ファイバ２４を測定する。つまり、図４の例では、Ｎ＝６４である。なお、図４と図５に記載されるｘ軸とｙ軸は光ファイバケーブル２０の中心軸をｘ＝０、ｙ＝０として記載している。

【0024】

測定器１１は、前記物理量として歪み量、曲げ損失、又は偏波変動を測定することを特徴とする。以下の説明では、前記物理量として歪み量を測定する場合を説明するが、他の物理量を測定しても同様に曲率κと捩率τを計算できる。測定器１１は、光ファイバケーブル２０内の各シングルモード光ファイバ２４に対して、長手方向の歪み分布を測定する手段で位置ｚにおける歪み量を測定する。当該手段として、ＯＦＤＲやＢ－ＯＦＤＲ（ブリルアン散乱光を観測することで歪み分布を測定するＯＦＤＲ）が挙げられる。なお、当該手段としてＢ－ＯＴＤＲ（ブリルアン散乱光を観測することで歪み分布を測定するＯＴＤＲ）を用いれば上記のＯＦＤＲに比べて長距離の測定が可能となる。

【0025】

演算器１２は、光ファイバケーブル２０の任意位置ｚにおける各シングルモード光ファイバ２４の歪み量を３次元空間座標上（ケーブルの中心位置が座標０に相当）にマッピングし、ケーブル断面歪み分布を算出する。図５は、ケーブル断面歪み分布の一例である。図５の例では、第１象限のシングルモード光ファイバ２４が縮み、第３象限のシングルモード光ファイバ２４が伸びていることが読み取れる。ここから、光ファイバケーブル２０は任意位置ｚにおいてｘ軸正側及びｙ軸正側に曲がっていることが予測される。

【0026】

ここで、「曲げ軸」の定義を図６に示す。「曲げ軸」とは、“ｎｅｕｔｒａｌ ａｘｉｓ”であって、任意位置ｚでの光ファイバケーブル２０の中心軸に接する接線の接点における、曲率半径Ｒを持つ円の中心Ｃｅを垂直に通る直線Ａｘと平行であり、任意位置ｚにおける光ファイバケーブル２０の中心Oを通る直線Ｎｘである。

【0027】

演算器１２は、図５のケーブル断面歪分布からシングルモード光ファイバの位置毎に歪量を取り出し、図７のように数１を利用して曲率κを計算し、数２を利用して捩率τを計算する。

【数1】

【数2】

ただし、
ｉ：シングルモード光ファイバの番号
ε_ｉ：シングルモード光ファイバのうちｉ番目のシングルモード光ファイバの任意地点ｚにおける物理量
ｒ_ｉ：断面におけるｉ番目のシングルモード光ファイバと前記曲げ軸との距離
θ_ｉ：断面におけるｉ番目のシングルモード光ファイバのｘ軸に対する角度オフセット
ａｎｇｌｅ（ｖ）：ベクトルｖのｘ軸に対する角度
θ：任意位置ｚにおける曲率κのベクトルのｘ軸に対する傾き
θ’（ｓ）：前記θの、光ファイバケーブルの中心弧長ｓに関する微分
である。

【0028】

歪み量ε_ｉは、任意位置の曲率半径Ｒと光ファイバケーブル断面中心からシングルモード光ファイバまでの距離ｒ_ｉを用いてε_ｉ＝ｒ_ｉ／Ｒで表現できる。ここで、光ファイバケーブル２０の曲げ半径Ｒが１／κであり、歪みの差Δεが（距離の差）／Ｒに比例するから、曲げ軸を基準とすればε_ｉ∝κｒ_ｉが成り立つ。

【数2A】

数１のΣの中の式は、各シングルモード光ファイバの歪を「ケーブル中心からの方向θを持ち、歪の大きさεを持つ歪ベクトル」として考え、その歪ベクトルの各成分を曲げ軸Ｎｘからの距離ｒで規格化したもの、といえる。なお、光ファイバケーブル断面中心Ｏ（ｒ＝０）では歪がなく、軸Ａｘ側で縮む歪が発生し、軸Ａｘの反対側で伸びる歪が発生する。

【0029】

演算器１２は、前記曲率κと前記捩率τを数３（フレネ・セレの公式）に代入して光ファイバケーブル２０の中心軸軌跡ｒ（ｓ）を演算することで、敷設された光ファイバケーブルの位置を推定することができる。

【数3】

ただし、
Ｔ（ｓ）：位置ベクトル
ｒ_０：初期位置
ｅ_１：単位接ベクトル
ｅ_２：単位主法線ベクトル
ｅ_３：単位従法線ベクトル
ｄ／ｄｓ：単位弧長当たりの変化量
である。

【0030】

演算器１２は、歪み量、曲げ損失、及び偏波変動の少なくとも２つを前記物理量とし、前記物理量毎に算出した前記曲率κを統計処理した値、及び前記物理量毎に算出した前記捩率τを統計処理した値をそれぞれ新たな前記曲率κ及び前記捩率τとする。ここで、統計処理とは、それぞれの測定技術で測定した値を平均することや中央値を採ることを意味する。各種測定技術を用いることで曲がり推定精度を向上することができる。
演算器１２は、シングルモード光ファイバ２４の歪み量だけでなく、測定器１１に曲げ損失や偏波変動も測定させ、それらの物理量を数１と数２に代入して曲率κ及び捩率τを計算できる。そして、このように複数の物理量から計算した曲率κ及び捩率τを平均化あるいは中央値をとることで、より正確な曲率κ及び捩率τを取得できる。

【0031】

図８は、光ファイバケーブルセンシング装置１０が行う光ファイバケーブルセンシング方法を説明するフローチャートである。当該光ファイバケーブルセンシング方法は、
光ファイバケーブル２０に格納されたＭ本（Ｍは３以上の整数）のシングルモード光ファイバ２４のうち、任意のＮ本（ＮはＭ未満の整数）のシングルモード光ファイバ２４に試験光を入射すること（ステップＳ０１）、
Ｎ本のシングルモード光ファイバ２４毎に曲げを表す物理量の長手方向分布を測定すること（ステップＳ０２）、及び
光ファイバケーブル２０の長手方向の任意地点において、光ファイバケーブル２０の断面におけるＮ本のシングルモード光ファイバ２４のそれぞれの位置及び前記物理量から、光ファイバケーブル２０の前記任意地点の曲率κを数１で算出し、光ファイバケーブル２０の前記任意地点の捩率τを数２で算出すること（ステップＳ０３）、
を行う。

【0032】

（実施形態２）
図９は、本実施形態の光ファイバケーブルセンシングシステム３０１の実施例を説明する図である。光ファイバケーブルセンシングシステム３０１は、前述した光ファイバケーブルセンシング装置１０と光ファイバケーブル２０で構成される。光ファイバケーブル２０は、市街地５０の道路５１の下に埋設されている。光ファイバケーブル２０からシングルモード光ファイバ２４の一つを分岐して光通信契約をしたユーザ宅へ引き込まれる。あるいは、シングルモード光ファイバ２４に接続されている光スプリッタを介してユーザ宅へ引き込んでもよい。

【0033】

光ファイバケーブルセンシングシステム３０１は、このように地下に埋設されている通信用の光ファイバケーブル２０の位置を通信会社の局舎１５側から推定するためのシステムである。このような通信用の光ファイバケーブル２０にはマルチコア光ファイバではなく汎用的なシングルモード光ファイバが採用されており、従前のマルチコア光ファイバによる３Ｄセンシング技術をそのまま適用することはできない。さらに、光ファイバケーブル２０は長距離にわたって埋設されていることが多く、全長にわたって光ファイバケーブル２０の位置を測定できることが求められる。

【0034】

そこで、光ファイバケーブルシステム３０１は、前述した光ファイバケーブルセンシング装置１０を備える。ただし、本実施形態の光ファイバケーブルセンシング装置１０は、次のような特徴がある。図１０は、光ファイバケーブルセンシング装置１０を説明する機能ブロック図である。光ファイバケーブルセンシング装置１０は、
敷設された光ファイバケーブル２０に含まれるシングルモード光ファイバ２４に試験光を入射し、シングルモード光ファイバ２４毎に物理量の長手方向分布を測定する測定器１１と、
前記物理量の長手方向分布からシングルモード光ファイバ２４の曲げの位置を検出すること、及び、データベース１３に記載されている特定点（マンホール等の設備）の位置と前記曲げの位置とを照合して光ファイバケーブル２０の敷設経路を推定する演算器１２と、
を備える。

【0035】

測定器１１は、前記物理量の長手方向分布として歪み量、曲げ損失、又は偏波変動の長手方向分布を測定する。本実施形態では物理量として歪みの長手方向分布を測定する例で説明する。
測定器１１は、光ファイバケーブル２０内の各シングルモード光ファイバに試験光を入射し、後方散乱光を受光することで光ファイバの長手方向の歪み分布（距離ｚにおける歪み量）を測定する。測定器１１は、Ｂ－ＯＴＤＲ（ブリルアン散乱光を観測することで歪み分布を測定するＯＴＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ））、ＯＦＤＲ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）、Ｂ－ＯＦＤＲ（ブリルアン散乱光を観測することで歪み分布を測定するＯＦＤＲ）などである。

【0036】

ここで、測定器１１は、シングルモード光ファイバ２４の曲げを長距離にわたって測定する必要がある。シングルモード光ファイバ２４の曲げによる歪は、捻れや撚りの歪に比べて後方散乱光の強度が大きくなる。さらに、シングルモード光ファイバ２４の曲げによる歪は、数ｍ程度継続する。このため、測定器１１は、シングルモード光ファイバ２４の曲げによる歪だけを長距離測定できれば良いので、測定分解能と距離分解能を下げて（測定感度を低下させ、測定間隔を広げて）測定する。

【0037】

具体的には、例えば、Ｂ－ＯＴＤＲであれば、パルス幅を１００ｎｓ程度として分解能を１０ｍとする。

【0038】

演算器１２は、測定器１１が測定した歪み分布から光ファイバケーブル２０に曲げが発生している地点を特定し、光ファイバケーブル２０が通過している設備（マンホール等）の位置情報（データベース１３）と対応付けることにより、光ファイバケーブル２０の曲げ方向を補正する。

【0039】

図１０のように、演算器１２は、歪分布取得部３１、不連続歪位置取得部３２、方向計算部３３、及びケーブルルート計算部３４を有する。歪分布取得部３１は、測定器１１から歪み分布を取得する。図１１は、歪分布取得部３１が取得した歪み分布の例である。歪み分布に歪み値のピークが複数存在している。不連続歪位置取得部３２は、このピークを光ファイバケーブル２０の曲げで発生した歪みと判断し、そのピークの位置ｚ_ｎを検出する。例えば、不連続歪位置取得部３２は、閾値より大きい歪み量の位置をピークと判断してもよい。なお、位置ｚ_ｎは、光ファイバケーブル２０の光ファイバケーブルセンシング装置１０から各ピークまでの距離である。ｎは自然数であり、ピークの総数をＮとする。

【0040】

方向計算部３３は、不連続歪位置取得部３２が検出した距離ｚ_ｎとデータベース１３が記憶する設備の位置情報とを照合する。
まず、測定器１０から、測定器１０に最も近い前記曲げの位置ｚ_１（ｎ＝１）に相当する特定点（設備）の位置ｐ_１までの光ファイバケーブル２０の敷設方向を知得済みとする。
方向計算部３３は、
前記曲げの位置ｚ_ｎ（ｎは２以上の自然数）と前記曲げの位置ｚ_ｎ－１との距離を算出し、
前記曲げの位置ｚ_ｎ－１に相当する前記特定点の位置ｐ_ｎ－１から前記距離だけ離れた位置にある前記特定点の位置ｐ_ｎをデータベース１３から見出し、
前記曲げの位置ｚ_ｎ－１から前記曲げの位置ｚ_ｎの間では光ファイバケーブル２０の敷設方向が前記特定点の位置ｐ_ｎ－１から前記特定点の位置ｐ_ｎへの方向であると推定する推定作業を行うこと、及び
前記ｎが全ての前記曲げの数Ｎに至るまで前記推定作業を繰り返す。

【0041】

図１２を用いて具体的な計算方法を説明する。データベース１３には、地図と設備ｐ_ｎの設置位置が記憶されている。方向計算部３３は、設備ｐ_１との距離がｚ_２－ｚ_１である設備をデータベース１３から探し出し、これを設備ｐ_２とする。一方、方向計算部３３は、設備ｐ_ｘと設備ｐ_ｙは、設備ｐ_１との距離がｚ_２－ｚ_１でないので、設備ｐ_２ではないと判断する。そして、ケーブルルート計算部３４は、光ファイバケーブル２０が設備ｐ_１から設備ｐ_２までを通過していると推定する。方向計算部３３とケーブルルート計算部３４は、設備ｐ_２から設備ｐ_３についても距離ｚ_３－ｚ_２に基づいて同様の推定作業を繰り返し、光ファイバケーブル２０のルートを推定する。方向計算部３３とケーブルルート計算部３４は、この推定作業をｎ＝Ｎまで繰り返す。これにより、シングルモード光ファイバ２４による通信用光ファイバケーブル２０の市街地５０でのルートの推定ができる。
なお、複数のシングルモード光ファイバ２４それぞれから距離ｚ_ｎを検出した場合、平均化した値を距離ｚ_ｎとすることが好ましい。

【0042】

図１３は、光ファイバケーブルセンシング装置１０が行う光ファイバケーブルセンシング方法を説明する図である。当該光ファイバケーブルセンシング方法は、
敷設された光ファイバケーブル２０に含まれるシングルモード光ファイバ２４に試験光を入射し、シングルモード光ファイバ２４毎に物理量の長手方向分布を測定器１１で測定する測定工程（ステップＳ０１、Ｓ０２）と、
前記物理量の長手方向分布からシングルモード光ファイバ２４の曲げの位置（距離ｚ_ｎ）を検出すること、及び、データベース１３に記載されている特定点（設備ｐ_ｎ）の位置と曲げの位置（距離ｚ_ｎ）とを照合して光ファイバケーブル２０の敷設経路を推定する演算工程（ステップＳ０３）と、
を行う。

【0043】

そして、演算工程（ステップＳ０３）では、
測定器１１から、測定器１１に最も近い曲げの位置ｚ_１に相当する特定点の位置ｐ_１までの光ファイバケーブル２０の敷設方向を知得すること（ステップＳ３１）、
曲げの位置ｚ_ｎ（ｎは２以上の自然数）と曲げの位置ｚ_ｎ－１との距離を算出し、
曲げの位置ｚ_ｎ－１に相当する特定点の位置ｐ_ｎ－１から距離（ｚ_ｎ－ｚ_ｎ－１）だけ離れた位置にある特定点の位置ｐ_ｎをデータベース１３から見出し、
曲げの位置ｚ_ｎ－１から曲げの位置ｚ_ｎの間では光ファイバケーブル２０の敷設方向が特定点の位置ｐ_ｎ－１から特定点の位置ｐ_ｎへの方向であると推定する推定作業を行うこと（ステップＳ３２）、及び
前記ｎの数が全ての曲げの数Ｎに至るまで前記推定作業を繰り返すこと
を特徴とする。

【0044】

（実施形態３）
実施形態１と実施形態２で説明した光ファイバケーブルの推定手法を組み合わせて光ファイバケーブルの位置を推定してもよい。具体的には、次のように行う。まず、実施形態１で説明したように敷設された光ファイバケーブルの位置を推定する。実施形態１の推定方法は、光ファイバケーブルセンシング装置１０から離れるほど光ファイバケーブル２０の位置誤差が大きくなる。そこで、実施形態２で説明した推定手法を用いて位置誤差を補正する。

【0045】

（実施形態４）
演算器１２はコンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。
図１４は、システム１００のブロック図を示している。システム１００は、ネットワーク１３５へと接続されたコンピュータ１０５を含む。

【0046】

ネットワーク１３５は、データ通信ネットワークである。ネットワーク１３５は、プライベートネットワーク又はパブリックネットワークであってよく、（ａ）例えば或る部屋をカバーするパーソナル・エリア・ネットワーク、（ｂ）例えば或る建物をカバーするローカル・エリア・ネットワーク、（ｃ）例えば或るキャンパスをカバーするキャンパス・エリア・ネットワーク、（ｄ）例えば或る都市をカバーするメトロポリタン・エリア・ネットワーク、（ｅ）例えば都市、地方、又は国家の境界をまたいでつながる領域をカバーするワイド・エリア・ネットワーク、又は（ｆ）インターネット、のいずれか又はすべてを含むことができる。通信は、ネットワーク１３５を介して電子信号及び光信号によって行われる。

【0047】

コンピュータ１０５は、プロセッサ１１０、及びプロセッサ１１０に接続されたメモリ１１５を含む。コンピュータ１０５が、本明細書においてはスタンドアロンのデバイスとして表されているが、そのように限定されるわけではなく、むしろ分散処理システムにおいて図示されていない他のデバイスへと接続されてよい。

【0048】

プロセッサ１１０は、命令に応答し且つ命令を実行する論理回路で構成される電子デバイスである。

【0049】

メモリ１１５は、コンピュータプログラムがエンコードされた有形のコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体である。この点に関し、メモリ１１５は、プロセッサ１１０の動作を制御するためにプロセッサ１１０によって読み取り可能及び実行可能なデータ及び命令、すなわちプログラムコードを記憶する。メモリ１１５を、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードドライブ、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、又はこれらの組み合わせにて実現することができる。メモリ１１５の構成要素の１つは、プログラムモジュール１２０である。

【0050】

プログラムモジュール１２０は、本明細書に記載のプロセスを実行するようにプロセッサ１１０を制御するための命令を含む。本明細書において、動作がコンピュータ１０５或いは方法又はプロセス若しくはその下位プロセスによって実行されると説明されるが、それらの動作は、実際にはプロセッサ１１０によって実行される。

【0051】

用語「モジュール」は、本明細書において、スタンドアロンの構成要素又は複数の下位の構成要素からなる統合された構成のいずれかとして具現化され得る機能的動作を指して使用される。したがって、プログラムモジュール１２０は、単一のモジュールとして、或いは互いに協調して動作する複数のモジュールとして実現され得る。さらに、プログラムモジュール１２０は、本明細書において、メモリ１１５にインストールされ、したがってソフトウェアにて実現されるものとして説明されるが、ハードウェア（例えば、電子回路）、ファームウェア、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせのいずれかにて実現することが可能である。

【0052】

プログラムモジュール１２０は、すでにメモリ１１５へとロードされているものとして示されているが、メモリ１１５へと後にロードされるように記憶装置１４０上に位置するように構成されてもよい。記憶装置１４０は、プログラムモジュール１２０を記憶する有形のコンピュータにとって読み取り可能な記憶媒体である。記憶装置１４０の例として、コンパクトディスク、磁気テープ、読み出し専用メモリ、光記憶媒体、ハードドライブ又は複数の並列なハードドライブで構成されるメモリユニット、並びにユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）フラッシュドライブが挙げられる。あるいは、記憶装置１４０は、ランダムアクセスメモリ、或いは図示されていない遠隔のストレージシステムに位置し、且つネットワーク１３５を介してコンピュータ１０５へと接続される他の種類の電子記憶デバイスであってよい。

【0053】

システム１００は、本明細書においてまとめてデータソース１５０と称され、且つネットワーク１３５へと通信可能に接続されるデータソース１５０Ａ及びデータソース１５０Ｂを更に含む。実際には、データソース１５０は、任意の数のデータソース、すなわち１つ以上のデータソースを含むことができる。データソース１５０は、体系化されていないデータを含み、ソーシャルメディアを含むことができる。

【0054】

システム１００は、ユーザ１０１によって操作され、且つネットワーク１３５を介してコンピュータ１０５へと接続されるユーザデバイス１３０を更に含む。ユーザデバイス１３０として、ユーザ１０１が情報及びコマンドの選択をプロセッサ１１０へと伝えることを可能にするためのキーボード又は音声認識サブシステムなどの入力デバイスが挙げられる。ユーザデバイス１３０は、表示装置又はプリンタ或いは音声合成装置などの出力デバイスを更に含む。マウス、トラックボール、又はタッチ感応式画面などのカーソル制御部が、さらなる情報及びコマンドの選択をプロセッサ１１０へと伝えるために表示装置上でカーソルを操作することをユーザ１０１にとって可能にする。

【0055】

プロセッサ１１０は、プログラムモジュール１２０の実行の結果１２２をユーザデバイス１３０へと出力する。あるいは、プロセッサ１１０は、出力を例えばデータベース又はメモリなどの記憶装置１２５へともたらすことができ、或いはネットワーク１３５を介して図示されていない遠隔のデバイスへともたらすことができる。

【0056】

例えば、図１３のフローチャートを行うプログラムをプログラムモジュール１２０としてもよい。システム１００を演算器１２として動作させることができる。

【0057】

用語「・・・を備える」又は「・・・を備えている」は、そこで述べられている特徴、完全体、工程、又は構成要素が存在することを指定しているが、１つ以上の他の特徴、完全体、工程、又は構成要素、或いはそれらのグループの存在を排除してはいないと、解釈されるべきである。用語「ａ」及び「ａｎ」は、不定冠詞であり、したがって、それを複数有する実施形態を排除するものではない。

【0058】

（他の実施形態）
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。要するにこの発明は、上位実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。

【0059】

また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0060】

１０：光ファイバケーブルセンシング装置
１１：測定器
１２：演算器
１３：データベース
２０：光ファイバケーブル
２１：スロット
２２：溝
２３：光ファイバテープ心線
２４：シングルモード光ファイバ
３１：歪分布取得部
３２：不連続歪位置取得部
３３：方向計算部
３４：ケーブルルート計算部
５０：市街地
５１：道路
１００：システム
１０１：ユーザ
１０５：コンピュータ
１１０：プロセッサ
１１５：メモリ
１２０：プログラムモジュール
１２２：結果
１２５：記憶装置
１３０：ユーザデバイス
１３５：ネットワーク
１４０：記憶装置
１５０：データソース
３０１：光ファイバケーブルセンシングシステム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】