博 士 （ 工 学 ） 小 林 英 夫
学 位 論 文 題 名
光通信線路の心線切替接続技術に関する研究
学位論文内容の要旨
ディ ジ タ ル 通 信や 映 像 サービ ス等 を提供 するISDN（サー ビス統 合ディ ジタ ル網） を確立 する イン フラス トラ クチャ として 本格的 な光加 入者 線路網 の構築 が全国 的に 開始される趨勢にあり，
これ らに対 処す るため 多心光 ファイ バケー ブル ，光多 心コネ ク夕， 多心 融着接続，光線路試験，
光心 線切替 接続 技術等 の研究 開発が 活発に 進め られて いる。
光ケ ーブ ルのル ート変 更，需 要変動時の光心線融通等を行う心線切替接続作業は，従来，夜間，
長 時 間 の回 線 借 用(NTTが ユ ーザ か ら 回 線 を借 用 し 工 事 を 行う こ と ） を行い 実施 してい た。近 年デ ィジタ ル通 信サー ビスの 需要拡 大に伴 い回 線の使 用率が 高まり ，回 線借用が困難な状況が発 生し ，工事 期間 と稼働 を削減 できる 光心線 切替 技術の 開発が 要望さ れて いた。又，光心線切替接 続技 術は現 状マ ンパヮ ーに依 存して いる保 守・ 運用業 務を将 来オペ レー ションシステム化するた め の 要 素技 術 で ，FTTH (Fiber To The Home） ・ を実 現 す る キ ーテ ク ノ口ジ ーのー っで ある とい える。
心線 切 替 接 続 方式 は ＠ 局 内 や 光線 路 の 途 中 に切 替機能 を有す る切替/― ドを予 め設置 して お き， 網的な 切替 を行う 光切替 ノード 設置切 替接 続方式 ，◎光 線路の 接続 に用いる光ファイバ心線 接続 用コネ クタ を直接 切替る 光ファ イバ心 線接 続部品 利用切 替接続 方式 ，◎光線路の光ファイバ 心線 を任意 な箇 所で被 覆を除 去し， 切断・ 移動 し，融 着接続 して切 替る 光ファイバ心線直接切替 接 続方 式に分 類され る。＠ は網 的な規 模で切 替を行 う大規 模な 心線切 替接続 方式で ，◎ ，◎は2 点間 で切替 を行 う小規 模な切 替接続 方式で ある 。
心線 切替 接続は 通常ル ート変 更を 伴って おり， 信号の 遅延が 発生 し，技 術的に無瞬断切替は困 難で ある。 本論 文では ，回線 の瞬断 により 伝送 装置の 同期外 れは発 生す るが，接続と同時に伝送 装 置が 同期復 帰する 瞬断許 容型 切替接 続方式 を研究 対象と した 。本論 文は7章よ り構成 され， 以 下に 研究の 主な 内容と 成果を 示す。
第1章では 光通信 線路の 心線切 替接 続の研 究を行 う背景 ，心 線切替 接続技 術の研 究経緯 ，研 究 課題 ，本研 究の 位置付 けにっ いて述 べてい る。
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第2章 では， 光線 路の途 中に切 替機能 を有 する切 替ノー ドを設 置して おき 網的な 切替を 行う＠
の 光切替/― ド設置 切替 接続方 式の要 求条件 と構成 法を 明らか にして いる。 この 方式へ の適用 を 狙い とす るロー タリ型 メカ二 カル 光スイ ッチを 提案し ，その 構造 設計に 資する静力学的な切替ト ルク 解析 法，動 的な回 転切替 特性 解析法 を明ら かにし ，オー プン ループ で回転切替制御が行える こと を示 してい る。マ ルチモ ード ファイ ハ，口 ッドの 偏差に 起因 する損 失要因を検討し，損失面 から の構 造設計 条件を 明らか にし ている 。試作 した光 スイッ チの 切替特 性は理論的解析とほぼ一 致す る結 果が得 られ， 設計の 妥当 性を検 証した 。
第3章 〜 第5章 では ， ◎の 光ファ イバ 心線接 続部品 利用切 替接 続方式 の要求 条件と 構成法 につ いて 述べ ，シン グルモ ードフ ァイ バ用光 多心コ ネクタ 切替技 術の 要素技 術とシステム化技術につ いて 述べ る。
第3章 では， 多心 コネク タのク ランプ ばね の除去 ・装着 法にっ いて述 べて いる。 フェル ールの 押圧 力， フェル ール材 料のヤ ング 率，フ ェルー ル端面 の曲率 半径 ，端面 の接触長，接触圧カの関 係を 弾性 力学的 に検討 し，力 学的に安定なフェルール接触条件を明らかにしている。押圧力印加，
解除 時の フェル ール端 面間の 屈折 率整合 剤の流 動モデ ルにっ いて 検討し ，損失変動を小さくする ため の押 圧力印 加，解 除条件 を明 らかに してい る。こ れらの 検討 結果を 基にクランプばねの除去
・装 着機 構を試 作し， その特 性を 評価し た結果 ，損失 変動はO． 5dB以下で，実用に供せるクラン プば ねの 除去・ 装着機 構が実 現で きるこ とを実 験的に 検証し てい る。
第4章 で は ， 光 多心 コ ネ ク 夕 切替 機 構 の 設 計法 にっい て述べ ている 。切 替動作 に必要 なフェ ル ー ル 水平 移 動 機 構 ， 垂直移 動機構 の振動 特性解 析を 行い， 両機構 の振動 整定 時間を 最小と す る 外 力 ，ば ね 係 数 等 の 構造設 計条件 を明ら かにし てい る。又 ，切替 動作の 直前 に予め フェル ー ル 内 の ガイ ド ピ ン を 移 動させ てから コネク タ切替 を行 うと切 替時間 の短縮 に効 果のあ ること を 示 し て いる 。 こ れ ら の 検討結 果を基 にガイ ドピン 抜き からフ ェルー ル移動 ，接 続，ガ イドピ ン 打 ち 込 みま で の 一 連 の 切替動 作が20msで行え ること を示し てい る。試 作した コネク 夕切替 機構 の 切 替 時間 ， 損 失 等 の 特性評 価を行 い，解 析値と 実験 値が一 致する ことを 実験 的に検 証し， 実 用に 供せ るコネ ク夕切 替機構 が実 現でき ること を示し ている 。・
第5章 では， 現用 回線と して使 用され てい る既設 光ケー ブルを 新設光 ケー ブルヘ コネク 夕単位 で高 速切 替する 可搬型 の心線 切替 接続シ ステム を提案 し，シ ステ ムの要 求条件，システムを構成 する のに 必要な 同期制 御，心 線対 照の機 能構成 の考え 方にっ いて 述べて いる。切替対象テープ心 線を 識別 する心 線対照 にっい ては 曲げ受 光効率 と曲げ 半径， 曲げ 受光適 用距離の関係を明らかに し ている 。切 替2点 間の 同期切 替制御 にっい てはト ルガ コマン ドの偏 差を補 償し て切替 える同 期
切替制御法を明らかにしている。これらの検討結果を基に心線切替接続システムを試作し，その 特性評価を行い，要求される諸特性を満足していることを検証した。更に，高速ディジタル伝送 回線への本システム適用時の回線断時間の特性評価を行い，回線断時間100ms以下で本システム が充分実用に供せることを検証している。
第6章では，◎の光ファイバ直接切替接続方式の要求条件と構成法にっいて述ベ，この方式へ の適用を狙いとするファイバ切断・移動時のファイバ振動挙動にっいて述べている。ファイバ切 断時に発生するファイバ縦振動，横振動の解析法とファイバ固定端移動時に発生するファイバ横 振動の解析法を明らかにしている。これらの検討結果を基にファイバ寸法，切断条件，移動条件 を設定し，ファイバ切断時と移動時の損失変動を測定し，解析面からの検討結果と実験結果がは ば一致することを検証している。これらよルファイバ切断から移動までの損失変動をldB以下 と す る フ ァ イ バ 長 ， フ ァ イ バ 切 断 ， フ ァ イ バ 固 定 端 移 動 条 件 を 明 ら か に し た 。 第7章で は， 以 上の 章の 結論 とし て ，本 研究 で得ら れた結果の要点をまとめてい る。
学位論文審査の要旨
本論文は加入者系光通信線路の保守運用に必要な技術である光心線切替接続技術の確立を目的 として実施した研究成果をまとめたものである。光加入者系の要求条件である低コスト化に重点 をおき，心線切替時に伝送装置の同期外れは発生するが，瞬時に伝送装置が同期復帰する瞬断許 容型心線切替接続方式を研究対象としている。本論文は7章より構成され，論文の主な内容と成 果は以下のとおりである。
第1章では，心線切替接続の研究を行う背景，心線切替接続技術の方式構成法，研究経緯を述 ベ ， 本 研 究 の 位 置 付 け を 明 確 に し ， 研 究 の 目 的 と 論 文 の 構 成 を 述 べ て い る 。 第2章では，光線路に切替ノードを設置しておき網的な切替を行う光切替/一ド設置切替接続 方式の特徴，構成，要求条件にっいて述ベ，ファイバ型の切替部品が光線路に適していることを
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郎 彦
久
則
一 精
利 正
井 藤
間 柴
深 伊
本
小
授 授
授 授
教 教
教 教
査 査
査 査
主 副
副 副
明らかにしている。ファイバ型のロ―夕リ型メカニカル光スイッチを提案し，静的な切替トルク と動的な回転切替解析式を導出し，回転切替制御法を明らかにするとと伴に高速切替を実現する 設計条件を明らかにしている。この結果を基に試作した光スイッチで切替時間，損失等の特性評 価を行い，設計の妥当性を検証している。
第3章〜第5章では，光ファイバ心線接続部品利用切替接続方式の特徴，構成，要求条件につ いて述ベ，シングルモードファイバ用光多心コネクタ切替技術の要素技術，構成法にっいて明ら かにしている。
第3章では，多心コネクタの切替に必要なクランプばねの除去・装着法の問題点を明確にし，
その解決法を述べている。クランプばねのフェルール押圧位置偏差，押圧力，材料のヤング率，
端面の接触長等の関係を検討し，力学的に安定なフェルールの接触条件を明からにしている。
屈折率整合剤の流動をモデル化し，損失変動を一定値以下に抑制する押圧力印加，解除条件を 明らかにしている。これらの結果を基にクランプばね除去・装着機構を試作し，特性評価を行 い，設計法が妥当であることを検証している。
第4章では，光多心コネク夕切替機構の要求条件と構成法にっいて述ベ，フェル―ル上下配置 が高速切替に適した構造であることを示すと伴に構造設計法を明らかにしている。フェルール水 平移動機構，垂直移動機構の振動を解析する式を導出し，振動整定時間を最小とし，切替動作を 20ms以下で行うための構造設計条件を明らかにしている。試作切替機構の切替時間，損失等の評 価を行い，設計法が妥当であることを検証している。
第5章では，現用の既設光ケーブルを新設光ケーブルに高速切替する可搬型の心線切替接続シ ステムを提案し，システム構成に必要な心線切替，同期制御，心線対照の設計法を明らかにして いる。テープ心線の曲げ受光効率と曲げ半径，適用距離の関係式を導出し，心線対照の設計条件 を明らかにしている。切替制御にっいてはトリガコマンドの偏差を補償して切替える同期切替制 御法を明らかにしている。試作した心線切替接続システムが信頼性等要求特性を満足することを 検証すると伴に本システム適用時の伝送装置回線断時間を評価し，回線断時間は100ms以下で本 システムが充分実用に供せることを検証している。
第6章では，光ファイバを切断・移動・融着接続して切替える光ファイバ直接切替接続方式の 特徴，構成，要求条件にっいて述ベ，ファイバ切断時に発生するファイバ縦振動，横振動とファ イバ固定端移動時に発生するファイバ横振動の解析式を導出し，損失変動を一定値以下に制御す るファイバ寸法，切断条件，固定端移動条件を明らかにしている。実験により解析結果と実験結 果がほば一致することを確認し，解析の妥当性を検証した。
第7章 で は， 以上 の章 の結 論 とし て， 本研 究で得ら れた結果の要点をまとめてい る。
著者は，切替J‑ドを設置しておき網的な切替を行う光切替/一ド設置切替接続方式，光心線 接続用コネクタを切替る光ファイバ心線接続部品利用切替接続方式，ファイバを切断・移動・融 着して切替える光ファイバ直接切替接続方式にっいて，システム構成法を明確にし，切替要素技 術に関して理論的，実験的な検討を行い，その設計法を確立すると伴に多くの知見を得ている。
この成果は広 帯域ISDNに代表される情報化社会においてインフラストラクチャの構築を可能 にする光線路網の構築に不可欠な光線路保守運用技術に貢献するところ大なるものがある。よっ て 著 者 は ， 博 士 （ 工 学 ） の 学 位 を 授 与 さ れ る 資 格 あ る も の と 認 め る 。
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