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JP7653685B2 - Information transmission system, information transmission method, and information transmission device - Google Patents
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JP7653685B2 - Information transmission system, information transmission method, and information transmission device - Google Patents

Information transmission system, information transmission method, and information transmission device Download PDF

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Description

本開示は、センサ装置からの情報収集を簡易に実現するためのセンサネットネットワークに関する技術である。 This disclosure relates to technology related to a sensor network that allows for easy collection of information from sensor devices.

従来のセンサ情報伝送技術の1つは無線機能が搭載された無線センサである。無線センサを用いることで、任意の場所に必要なセンサを設置し、情報を伝送することが可能となる。無線伝送方式としてはWiFi、5Gなど複数の通信規格が存在する。その中でIoT機器向けとしてはLPWA(Low Power Wide Area)が用いられることが多い。LPWAとは低速度の代わりに長距離伝送を可能とした通信規格である。(非特許文献1)2つめは光ファイバ通信によるセンサ情報伝送技術である。例えばメディアコンバータによりセンサ情報を遠隔へ伝送する方法がある。(非特許文献2) One of the conventional sensor information transmission technologies is a wireless sensor equipped with wireless functionality. By using wireless sensors, it is possible to install the necessary sensors in any location and transmit information. There are several communication standards for wireless transmission methods, such as WiFi and 5G. Among them, LPWA (Low Power Wide Area) is often used for IoT devices. LPWA is a communication standard that allows long-distance transmission at the expense of low speed. (Non-Patent Document 1) The second is a sensor information transmission technology using optical fiber communication. For example, there is a method of transmitting sensor information to a remote location using a media converter. (Non-Patent Document 2)

Madhumitha M., Nikhil, Bhupendra Pratap Singh,”A survey on LPWAN technologies in content to IoT applications,ldeas and innovations in technology”,International journal of advance research , 2019Madhumitha M. , Nikhil, Bhupendra Pratap Singh, “A survey on LPWAN technologies in content to IoT applications, ldeas and innovations in technology”, International journal of advance research, 2019 大電株式会社,“環境対応100BASE-TX/FX メディアコンバータ”,https://www.dyden.jp/network/download/specifications/DN2800E-2C-SIYO.pdf, (Accessed Online 2021.6.10)Dyden Corporation, "Environmentally Friendly 100BASE-TX/FX Media Converter", https://www.dyden.jp/network/download/specifications/DN2800E-2C-SIYO.pdf, (Accessed Online 2021.6.10)

しかしながら、非特許文献1で実用化されている装置では、無線の性質上山間部や地下空間など障害物がある空間では、安定した通信ができないという課題がある。特に海中におけるセンサ情報の伝送では海水による電波吸収により実用的な距離の情報伝送は不可能であるという課題がある。 However, the device put to practical use in Non-Patent Document 1 has the problem that, due to the nature of wireless technology, stable communication is not possible in spaces with obstacles, such as mountainous regions or underground spaces. In particular, when transmitting sensor information underwater, there is a problem that it is impossible to transmit information over practical distances due to radio wave absorption by seawater.

非特許文献2のように光ファイバネットワークをセンサ情報伝送路として用いる場合には、センサ装置を設置したい位置の光ケーブル外皮を引き裂き、光ファイバを露出した上でセンサ装置に接続するために多くの稼働が必要となる。また、特に水中での使用では接続部分での光ファイバの信頼性低下を招く可能性があるという課題がある。 When using an optical fiber network as a sensor information transmission line as in Non-Patent Document 2, a lot of work is required to tear off the optical cable sheath at the location where the sensor device is to be installed, expose the optical fiber, and then connect it to the sensor device. In addition, there is a problem that the reliability of the optical fiber at the connection part may decrease, especially when used underwater.

本開示は、既設の光ファイバケーブル中の未使用光ファイバを利用して、遠隔地に設置したセンサ装置が取得したセンサ情報を簡易な施工により伝送可能にすることを目的とする。 The purpose of this disclosure is to enable the transmission of sensor information acquired by a sensor device installed in a remote location through simple construction using unused optical fiber in an existing optical fiber cable.

本開示は、センサ装置が取得したセンサ情報を光ファイバケーブルにより伝送する情報伝送システムにおいて、センサ装置から入力されたセンサ情報で変調した変調信号により光ファイバケーブルに振動を与える情報送信装置と、光ファイバケーブル中の光ファイバの振動を検知し、検知した信号からセンサ情報を復調する情報受信装置とを備える。このように、本開示では、センサ装置からのセンサ情報を光ファイバケーブル外皮から振動として与え、光ファイバケーブル中の光ファイバ振動センサにより振動を受信することでセンサ情報を伝送する。これにより、本開示は、既設の光ファイバケーブル中の未使用光ファイバを利用して、簡易な施工により伝送可能にすることができる。 The present disclosure provides an information transmission system that transmits sensor information acquired by a sensor device via an optical fiber cable, the system comprising an information transmitting device that imparts vibrations to the optical fiber cable with a modulated signal modulated with the sensor information input from the sensor device, and an information receiving device that detects vibrations of the optical fiber in the optical fiber cable and demodulates the sensor information from the detected signal. In this manner, the present disclosure transmits the sensor information by imparting sensor information from the sensor device as vibrations from the outer sheath of the optical fiber cable and receiving the vibrations with an optical fiber vibration sensor in the optical fiber cable. As a result, the present disclosure makes it possible to enable transmission with simple construction using unused optical fibers in an existing optical fiber cable.

本開示の情報伝送システムは、情報送信装置と情報受信装置が光ファイバケーブルで接続されている情報伝送システムである。
前記情報送信装置は、
センサ装置が取得したセンサ情報を変調する変調装置と、
変調した変調信号で、前記光ファイバケーブル中の光伝送路に振動を与える振動発生器と、を備える。
前記情報受信装置は、
前記光ファイバケーブル中の光伝送路の振動を検知する光ファイバ振動センサと、
前記光伝送路への振動から変調されたセンサ情報を復調する復調装置と、を備える。
The information transmission system disclosed herein is an information transmission system in which an information transmitting device and an information receiving device are connected by an optical fiber cable.
The information transmitting device includes:
a modulation device that modulates sensor information acquired by the sensor device;
and a vibration generator that applies vibration to the optical transmission path in the optical fiber cable with the modulated signal.
The information receiving device includes:
an optical fiber vibration sensor that detects vibration of an optical transmission path in the optical fiber cable;
and a demodulation device that demodulates the sensor information modulated from the vibration to the optical transmission path.

本開示の情報送信方法は、
情報送信装置と情報受信装置が光ファイバケーブルで接続されている情報伝送システムが実行する情報伝送方法であって、
前記情報送信装置は、
センサ装置が取得したセンサ情報を変調し、
変調した変調信号を増幅し、
前記光ファイバケーブル中の光伝送路に振動を与え、
前記情報受信装置は、
前記光ファイバケーブル中の光伝送路への振動を検知し、
前記光伝送路への振動から変調されたセンサ情報を復調する。
The information transmission method of the present disclosure includes:
An information transmission method implemented by an information transmission system in which an information transmitting device and an information receiving device are connected by an optical fiber cable, comprising:
The information transmitting device includes:
The sensor information acquired by the sensor device is modulated,
Amplifying the modulated signal;
applying vibration to an optical transmission path in the optical fiber cable;
The information receiving device includes:
Detecting vibrations to an optical transmission path in the optical fiber cable;
The sensor information modulated from the vibration to the optical transmission line is demodulated.

本開示によれば、既設の光ファイバケーブル中の未使用光ファイバを利用して、遠隔地に設置したセンサ装置が取得したセンサ情報を簡易な施工により伝送可能にすることができる。 According to the present disclosure, it is possible to transmit sensor information acquired by a sensor device installed in a remote location through simple construction using unused optical fiber in an existing optical fiber cable.

光ファイバ振動センサがマッハツェンダ干渉計である場合のセンサ情報伝送システムの実施の形態を示す。1 shows an embodiment of the sensor information transmission system in which the optical fiber vibration sensor is a Mach-Zehnder interferometer. センサ情報の変調方式が2相位相変調(BPSK:Binary Phase Shift Keying)であり、多重化方式が符号分割多重である変調装置の実施の形態を示す。This embodiment shows a modulation device in which the modulation method for sensor information is binary phase shift keying (BPSK) and the multiplexing method is code division multiplexing. 光ファイバ振動センサがマッハツェンダ干渉計である場合の変調波と受光器で観測される受信信号との関係の一例を示す。1 shows an example of the relationship between a modulated wave and a received signal observed by a photoreceiver when the optical fiber vibration sensor is a Mach-Zehnder interferometer. センサ情報の復調方式が2相位相変調(BPSK:Binary Phase Shift Keying)であり、多重化方式が符号分割多重である復調装置の実施の形態を示す。This embodiment shows a demodulation device in which the demodulation method for sensor information is binary phase shift keying (BPSK) and the multiplexing method is code division multiplexing.

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。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。 The following describes in detail the embodiments of the present disclosure with reference to the drawings. Note that the present disclosure is not limited to the embodiments shown below. These implementation examples are merely illustrative, and the present disclosure can be implemented in various forms with various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art. Note that components with the same reference numerals in this specification and drawings are mutually identical.

本開示の情報伝送システムは、情報送信装置と情報受信装置が光ファイバケーブルで接続されている。
情報送信装置は、
遠隔地に設置したセンサ装置が取得したセンサ情報を変調する変調装置と、
変調した変調信号を増幅する振動発生器駆動アンプと、
変調した変調信号で、前記光ファイバケーブル中の光伝送路に振動を与える振動発生器とからなる情報伝送ノードと、
を備える。
情報受信装置は、
光ファイバケーブル中の光伝送路への振動を検知する光ファイバ振動センサと、
光伝送路への振動から変調されたセンサ情報を復調する復調装置と、
を備える。
In the information transmission system disclosed herein, an information transmitting device and an information receiving device are connected by an optical fiber cable.
The information transmitting device
A modulation device that modulates sensor information acquired by a sensor device installed at a remote location;
a vibration generator driver amplifier for amplifying the modulated signal;
an information transmission node including a vibration generator for applying vibration to an optical transmission path in the optical fiber cable by a modulated signal;
Equipped with.
The information receiving device
an optical fiber vibration sensor that detects vibrations in an optical transmission path in an optical fiber cable;
a demodulation device that demodulates the sensor information modulated from the vibration to the optical transmission line;
Equipped with.

これにより、本開示は、情報送信装置により光ファイバケーブル外皮から振動として与えられたセンサ情報を光ファイバ振動センサにより計測することで、遠隔にある情報受信装置へのセンサ情報伝送を可能とする。 As a result, this disclosure enables the transmission of sensor information to a remote information receiving device by measuring sensor information provided as vibrations from the outer sheath of the optical fiber cable by an information transmitting device using an optical fiber vibration sensor.

以下、図面を参照して、本開示の実施形態例について説明する。
図1は本開示の光ファイバ振動センサがマッハツェンダ干渉計である場合のセンサ情報伝送装置の実施の形態を示している。センサ装置3により計測された、温度、湿度、照度、傾斜等のセンサ情報は情報送信装置2に送られる。情報送信装置2においてセンサ情報から変調装置230において変調信号を作成する。変調信号は、振動発生器駆動アンプ220により増幅され、振動発生器210を駆動する。振動発生器210は、光ファイバケーブル120の外皮に振動を与える。
Hereinafter, exemplary embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
1 shows an embodiment of a sensor information transmission device in which the optical fiber vibration sensor of the present disclosure is a Mach-Zehnder interferometer. Sensor information such as temperature, humidity, illuminance, and tilt measured by a sensor device 3 is sent to an information transmission device 2. In the information transmission device 2, a modulation signal is created in a modulation device 230 from the sensor information. The modulation signal is amplified by a vibration generator drive amplifier 220 and drives a vibration generator 210. The vibration generator 210 applies vibration to the outer sheath of the optical fiber cable 120.

図1の例における光ファイバ振動センサ110は光源111と2つの光合分岐カプラ113、光ファイバケーブル120中の3本の光伝送路114および受光器112を備える。光源111から発せられた光信号は光合分岐カプラ113で2本の光伝送路114に分岐され伝送され、反対側の光合分岐カプラ113により生じた干渉波形を受光器112にて計測する。情報送信装置2の振動発生器210より変調信号に応じた振動があたえられると、この振動に応じて干渉波形が変化し、受光器112により受信信号を得ることができる。受信信号は復調器130で復調され、センサ装置3からのセンサ情報が復調器130から出力される。 The optical fiber vibration sensor 110 in the example of FIG. 1 includes a light source 111, two optical couplers 113, three optical transmission paths 114 in an optical fiber cable 120, and an optical receiver 112. The optical signal emitted from the light source 111 is branched and transmitted to two optical transmission paths 114 by the optical coupler 113, and the interference waveform generated by the optical coupler 113 on the opposite side is measured by the optical receiver 112. When vibration corresponding to the modulated signal is applied from the vibration generator 210 of the information transmission device 2, the interference waveform changes in response to this vibration, and a received signal can be obtained by the optical receiver 112. The received signal is demodulated by the demodulator 130, and the sensor information from the sensor device 3 is output from the demodulator 130.

図2はセンサ情報の変調方式が位相0およびπ/2を用いる2相位相変調(BPSK:Binary Phase Shift Keying)であり、多重化方式が符号分割多重である場合の変調装置230における信号処理機能を示している。センサ装置3からのセンサ情報s(t)をレベル変換器231によりB(t)に変換する。ただし、
B(t)=2s(t)-1 (1)
である。
2 shows a signal processing function in a modulation device 230 when the modulation method of the sensor information is binary phase shift keying (BPSK) using phases 0 and π/2, and the multiplexing method is code division multiplexing. Sensor information s(t) from the sensor device 3 is converted to B(t) by a level converter 231. However,
B(t)=2s(t)-1 (1)
It is.

±1にレベル変換されたB(t)に乗算器232により拡散符号sc(t)を乗算し、拡散後の-1および1の符号列S(t)を求める。拡散符号sc(t)としては、M-系列、Gold系列など自己相関が小さい擬似ランダム雑音パターンを利用可能である。 The spreading code sc(t) is multiplied by the ±1 level-converted B(t) by the multiplier 232 to obtain the code sequence S(t) of -1 and 1 after spreading. As the spreading code sc(t), a pseudorandom noise pattern with low autocorrelation such as an M-sequence or a Gold sequence can be used.

求めたS(t)に応じて位相変調器234により搬送波c(t)の位相を0もしくはπ/2シフトし、変調波u(t)を求める。搬送波c(t)を
c(t)=Asinωt (2)
とする。ただし、ωは搬送波の角周波数である。変調波u(t)は位相0およびπ/2を用いるので、
u(t)=Asin(ωt+π/4(S(t)+1)) (3)
となる。この変調波u(t)により振動発生器210を駆動する。
The phase of the carrier wave c(t) is shifted by 0 or π/2 by the phase modulator 234 according to the obtained S(t) to obtain the modulated wave u (t).
Here, ωc is the angular frequency of the carrier wave. Since the modulating wave u(t) uses phases 0 and π/2,
u(t)=A sin(ω c t+π/4(S(t)+1)) (3)
The vibration generator 210 is driven by this modulated wave u(t).

図3は光ファイバ振動センサ110がマッハツェンダ干渉計である場合の変調波u(t)と受光器112で観測される受信信号y(t)との関係を説明するためのものである。 Figure 3 illustrates the relationship between the modulated wave u(t) and the received signal y(t) observed by the optical receiver 112 when the optical fiber vibration sensor 110 is a Mach-Zehnder interferometer.

Pinの位置にある光源111より光を入射し2つの経路を経由した後に合波されPoutにて受光器112により光強度変化Iを観測するとする。Poutにおける電界Eの複素振幅は、2つの経路における光の電界の振幅をE,Eとすると、
E=Eexp(i(ωt+Φ(t)))+Eexp(i(ωt+Φ(t))) (4)
で表される。ただし、Φ(t)及びΦ(t)はそれぞれ地点Poutにおける時刻tの位相である。
Assume that light is incident from a light source 111 at the position Pin, passes through two paths, is combined, and a change in light intensity I is observed at Pout by a photodetector 112. If the amplitudes of the electric fields of the light in the two paths are E1 and E2 , the complex amplitude of the electric field E at Pout is expressed as follows:
E=E 1 exp(i(ωt+Φ 1 (t)))+E 2 exp(i(ωt+Φ 2 (t))) (4)
Here, Φ 1 (t) and Φ 2 (t) are the phases at time t at point Pout.

ここで受光器112のある地点Poutにおける光の強度Iは振幅の2乗に比例することから、
I=|E|=E +E +2Ecos(Φ(t)-Φ(t)) (5)
となる。
Here, since the light intensity I at a point Pout of the optical receiver 112 is proportional to the square of the amplitude,
I=|E| 2 =E 1 2 +E 2 2 +2E 1 E 2 cos(Φ 1 (t) - Φ 2 (t)) (5)
It becomes.

地点Pinにある光源111からPoutまでの2つの光伝送路114の長さをL及びL、光の波長をλとする。外部から振動u(t)を与えた場合、2つの光伝送路114に到着する振動には物理的な距離に応じた時間差が生じる。この時間差を2Δtとし、与えた振動により光伝送路114が伸縮する場合は、
=L+ΔL・u(t-Δt) (6)
=L+ΔL・u(t+Δt) (7)
と表すことができる。ただし、Lは元の等しい光伝送路114の長さ、ΔLは振動u(t)による最大変化量を表す。
The lengths of the two optical transmission paths 114 from the light source 111 at the point Pin to Pout are L1 and L2 , and the wavelength of the light is λ. When vibration u(t) is applied from the outside, a time difference occurs between the vibration arriving at the two optical transmission paths 114 according to the physical distance. When this time difference is 2Δt and the optical transmission path 114 expands or contracts due to the applied vibration,
L 1 =L+ΔL・u(t−Δt) (6)
L 2 =L+ΔL・u(t+Δt) (7)
Here, L is the length of the original optical transmission line 114, and ΔL is the maximum change due to the vibration u(t).

よって、式(5)中の位相差は、
Φ(t)-Φ(t)=2πL/λ-2πL/λ
=2πΔL/λ(u(t-Δt)-u(t+Δt))
Therefore, the phase difference in equation (5) is
Φ 1 (t) - Φ 2 (t) = 2πL 1 /λ - 2πL 2
=2πΔL/λ(u(t-Δt)-u(t+Δt))

ここで式(3)より
Φ(t)-Φ(t)
=A′sin(ωΔt)・cos(ωt+π/4(S(t)+1)) (8)
となる。ただし、
A′=-4πΔL/λ (9)
である。Poutにある受光器112で計測される受信信号y(t)は、

Figure 0007653685000001
となる。ただし、n(t)は雑音である。 Here, from equation (3), Φ 1 (t) - Φ 2 (t)
=A'sin(ω c Δt)・cos(ω c t+π/4(S(t)+1)) (8)
However,
A'=-4πΔL/λ (9)
The received signal y(t) measured by the photoreceiver 112 at Pout is given by
Figure 0007653685000001
where n(t) is noise.

図4は受信信号の復調方式が位相0およびπを用いるBPSK変調波の同期検波であり、多重化方式が符号分割多重である場合の復調装置130における信号処理機能を示している。ただし、再生搬送波は、以下に示す通り、角周波数が受信信号の2倍の2ωとなるため、位相シフトも受信信号の2倍の0およびπとなる。 4 shows the signal processing function in demodulator 130 when the demodulation method of the received signal is synchronous detection of a BPSK modulated wave using phases 0 and π, and the multiplexing method is code division multiplexing. However, since the recovered carrier wave has an angular frequency of 2ωc , which is twice that of the received signal, as shown below, the phase shift is also twice that of the received signal, 0 and π.

式(10)に示した光ファイバ振動センサ110により計測した受信信号y(t)は、ベッセル関数を用いて次のように変形できる。

Figure 0007653685000002
となる。ただし、Jはベッセル関数である。 The received signal y(t) measured by the optical fiber vibration sensor 110 shown in equation (10) can be transformed as follows using a Bessel function:
Figure 0007653685000002
Here, J n is a Bessel function.

帯域通過フィルタ131により、受信信号y(t)の直流成分および角周波数4ωより高周波の成分を除去した信号をz(t)とすると、

Figure 0007653685000003
を得る。ただし、α=4E2(2A’sin(ωΔt))である。また、n′(t)は帯域通過フィルタ131通過後の雑音である。 If the signal obtained by removing the DC component and components higher than the angular frequency 4ωc from the received signal y(t) by the band-pass filter 131 is denoted as z(t), then
Figure 0007653685000003
Here, α=4E 1 E 2 J 2 (2A′ sin(ω c Δt)), and n′(t) is the noise after passing through the band-pass filter 131.

次に、搬送波再生器132により、帯域通過フィルタ131通過後の受信信号z(t)より再生した再生搬送波
c′(t)=cos(2ωt) (13)
を得る。
Next, a carrier regenerator 132 regenerates a carrier c'(t) from the received signal z(t) after passing through the band-pass filter 131, as follows: c'(t)=cos(2ω c t) (13)
get.

受信信号z(t)と再生搬送波c′(t)を乗算器232により乗算することで、次のp(t)を得る。

Figure 0007653685000004
The received signal z(t) and the recovered carrier wave c'(t) are multiplied by a multiplier 232 to obtain the following p(t).
Figure 0007653685000004

p(t)は低域通過フィルタ133により式(14)の第2項および第3項の成分を除去することができるので、
S′(t)=α/2cos(π/2(S(t)+1)) (15)
を得る。
Since the second and third terms of equation (14) can be removed from p(t) by the low-pass filter 133,
S'(t)=α/2cos(π/2(S(t)+1)) (15)
get.

得られたS′(t)を拡散符号sc(t)により乗算器232で逆拡散することで、センサ情報に応じた正または負の値を持つB′(t)が得られる。識別器134では以下のようにB′(t)の正負によりs′(t)を決定する。
B′(t)>0のとき、s′(t)=1 (16)
B′(t)<0のとき、s′(t)=0 (17)
これにより、センサ情報の推定値s′(t)を得ることができる。
The obtained S'(t) is despread by a multiplier 232 using a spreading code sc(t) to obtain B'(t) having a positive or negative value according to the sensor information. The discriminator 134 determines s'(t) depending on whether B'(t) is positive or negative as follows:
When B'(t)>0, s'(t)=1 (16)
If B'(t) < 0, then s'(t) = 0 (17)
This makes it possible to obtain an estimate s'(t) of the sensor information.

符号分割多重により複数の情報送信装置2によりセンサ情報を伝送するためには、情報送信装置2ごとに違った拡散符号sc(t)を用いることで多重化が可能となる。 To transmit sensor information from multiple information transmission devices 2 using code division multiplexing, multiplexing is possible by using a different spreading code sc(t) for each information transmission device 2.

本実施形態例では光ファイバ振動センサ110がマッハツェンダ干渉計、変調装置230の変調方式がBPSK(Binary Phase Shift Keying)、復調装置130の復調方式がBPSK変調波の同期検波方式、多重化方式がスペクトル拡散方式である場合について説明した。その他の光ファイバ振動センサ110や変復調方式および多重化方式においてもセンサ情報に応じた変調信号を振動として光ファイバケーブル120の外皮から振動として与えることで実現可能であることは言うまでもない。また、本実施形態例では情報送信装置2が1台の場合について説明したが、多重化方式を用いることで複数の情報送信装置2が利用可能であることは言うまでもない。 In this embodiment, the optical fiber vibration sensor 110 is a Mach-Zehnder interferometer, the modulation method of the modulator 230 is BPSK (Binary Phase Shift Keying), the demodulation method of the demodulator 130 is synchronous detection of BPSK modulated waves, and the multiplexing method is spread spectrum. It goes without saying that other optical fiber vibration sensors 110, modulation/demodulation methods, and multiplexing methods can also be realized by applying a modulated signal corresponding to the sensor information as vibration from the outer sheath of the optical fiber cable 120. Also, in this embodiment, the case where there is one information transmission device 2 has been described, but it goes without saying that multiple information transmission devices 2 can be used by using a multiplexing method.

(本開示の効果)
以上説明したように、本開示によればFTTH実現のために全国に敷設された光ファイバケーブル中の未使用光ファイバを活用し、温度、湿度、照度、傾斜等あらゆる既存のセンサ装置を、地上、地下、水中を問わず、従来よりも簡易な施工により設置し、各種インフラをモニタリングすることが可能となる。
(Effects of the present disclosure)
As described above, according to the present disclosure, by utilizing unused optical fibers in the optical fiber cables laid nationwide to realize FTTH, it is possible to install any existing sensor device for temperature, humidity, illuminance, tilt, etc., with easier construction than before, regardless of whether it is above ground, underground, or underwater, and monitor various types of infrastructure.

本開示は情報通信産業に適用することができる。 This disclosure can be applied to the information and communications industry.

1.情報受信装置
2.情報送信装置
3.センサ装置
110.光ファイバ振動センサ
111.光源
112.受光器
113.光合分岐カプラ
114.光伝送路
120.光ファイバケーブル
130.復調装置
131.帯域通過フィルタ
132.搬送波再生器
133.低域通過フィルタ
134.識別器
210.振動発生器
220.振動発生器駆動アンプ
230.変調装置
231.レベル変換器
232.乗算器
233.搬送波発生器
234.位相変調器
1. Information receiving device 2. Information transmitting device 3. Sensor device 110. Optical fiber vibration sensor 111. Light source 112. Light receiver 113. Optical multiplexer/splitter coupler 114. Optical transmission path 120. Optical fiber cable 130. Demodulator 131. Band-pass filter 132. Carrier regenerator 133. Low-pass filter 134. Discriminator 210. Vibration generator 220. Vibration generator driver amplifier 230. Modulator 231. Level converter 232. Multiplier 233. Carrier generator 234. Phase modulator

Claims (5)

情報送信装置と情報受信装置が光ファイバケーブルで接続されている情報伝送システムであって、
前記情報送信装置は、
センサ装置が取得したセンサ情報を変調する変調装置と、
変調した変調信号で、前記光ファイバケーブル中の光伝送路に振動を与える振動発生器と、を備え、
前記情報受信装置は、
前記光ファイバケーブル中の光伝送路の振動を検知する光ファイバ振動センサと、
前記光伝送路への振動から変調されたセンサ情報を復調する復調装置と、を備え、
前記変調装置及び前記復調装置における変復調方式が位相変復調であることを特徴とした情報伝送システム。
An information transmission system in which an information transmitting device and an information receiving device are connected by an optical fiber cable,
The information transmitting device includes:
a modulation device that modulates sensor information acquired by the sensor device;
a vibration generator that applies vibration to an optical transmission path in the optical fiber cable by a modulated signal;
The information receiving device includes:
an optical fiber vibration sensor that detects vibration of an optical transmission path in the optical fiber cable;
a demodulation device that demodulates the sensor information modulated from the vibration to the optical transmission path ,
An information transmission system , wherein the modulation and demodulation method in said modulator and demodulator is phase modulation and demodulation .
前記光ファイバ振動センサが、
前記光ファイバケーブル中の光伝送路に光信号を入射する光源と、
前記振動発生器で振動を与えられた後の前記光伝送路において前記光信号を干渉させるマッハツェンダ干渉計と、
前記マッハツェンダ干渉計で干渉された前記光信号を受光する受光器と、
を備えることを特徴とした請求項1記載の情報伝送システム。
The optical fiber vibration sensor includes:
a light source that inputs an optical signal into an optical transmission path in the optical fiber cable;
a Mach-Zehnder interferometer that causes the optical signal to interfere in the optical transmission line after the optical signal has been subjected to vibration by the vibration generator;
an optical receiver that receives the optical signal interfered by the Mach-Zehnder interferometer;
2. An information transmission system according to claim 1, comprising:
前記変調装置および前記復調装置における多重化方式が、符号分割多重であることを特徴とした請求項1又は2に記載の情報伝送システム。 3. An information transmission system according to claim 1, wherein a multiplexing method in said modulation device and said demodulation device is code division multiplexing. 情報送信装置と情報受信装置が光ファイバケーブルで接続されている情報伝送システムが実行する情報伝送方法であって、
前記情報送信装置は、
センサ装置が取得したセンサ情報を変調し、
変調した変調信号、前記光ファイバケーブル中の光伝送路に振動を与え、
前記情報受信装置は、
前記光ファイバケーブル中の光伝送路への振動を検知し、
前記光伝送路への振動から変調されたセンサ情報を復調し、
前記変調及び前記復調における変復調方式が位相変復調であることを特徴とした情報伝送方法。
An information transmission method implemented by an information transmission system in which an information transmitting device and an information receiving device are connected by an optical fiber cable, comprising:
The information transmitting device includes:
The sensor information acquired by the sensor device is modulated,
The modulated signal is used to vibrate the optical transmission path in the optical fiber cable;
The information receiving device includes:
Detecting vibrations to an optical transmission path in the optical fiber cable;
demodulating sensor information modulated from the vibration to the optical transmission path;
An information transmission method , wherein the modulation and demodulation are carried out using a phase modulation/demodulation method.
情報受信装置と光ファイバケーブルで接続されている情報送信装置であって、
センサ装置が取得したセンサ情報を変調する変調装置と、
変調した変調信号で、前記光ファイバケーブル中の光伝送路に振動を与える振動発生器と、
を備え
前記変調装置における変調方式が位相変調であることを特徴とした情報送信装置。
An information transmitting device connected to an information receiving device by an optical fiber cable,
a modulation device that modulates sensor information acquired by the sensor device;
a vibration generator that applies vibration to an optical transmission path in the optical fiber cable by a modulated signal;
Equipped with
An information transmitting apparatus , wherein the modulation method in said modulation device is phase modulation .
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