(57)【要約】      （修正有）【課題】光通信システムの少なくとも１つの光ケーブル上の外部加害を検出及び位置決めするための斬新なシステム及び装置を提供する。【解決手段】双方向光通信システム１０１において、受信機１１５、１２３は、送信機１１３、１２５からの信号を受信し、信号に関連付けられた偏波状態（ＳＯＰ）を復元するために分析を実行し、発生する第１の急速偏波変化を特定する。これは、少なくとも１つの光ケーブル上で外部加害が発生したことを示す。第１の急速偏波変化と第２の急速偏波変化との間の時間オフセットを使用して、外部加害の位置を推定する。【選択図】図１
2020202560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光通信システムであって、前記光通信システムは、
第１の受信機を含み、前記第１の受信機は、
１つ以上の命令を格納するためのメモリと、
前記１つ以上の命令を実行するように動作可能な、前記メモリに結合された１つ以上のプロセッサと、を含み、前記命令は、実行されると、前記１つ以上のプロセッサに、
第１の送信機から送信された第１の信号を受信することと、
前記第１の信号に関連付けられた第１の偏波状態（ＳＯＰ）を復元するために、前記第１の信号に対する分析を実行することと、
前記第１のＳＯＰの前記復元中に第１の急速偏波変化が発生したかどうかを決定することであって、前記第１の急速偏波変化は、光ケーブル上で外部加害が発生したことを示す、決定することと、
前記第１の急速偏波変化の前記発生に対応する第１の時間又は第１の期間を決定することと、を実行させる、光通信システム。
【請求項２】
第２の受信機を更に含み、前記第２の受信機は、
１つ以上の命令を格納するためのメモリと、
前記１つ以上の命令を実行するように動作可能な、前記メモリに結合された１つ以上のプロセッサと、を含み、前記命令は、実行されると、前記１つ以上のプロセッサに、
第２の送信機から送信された第２の信号を受信することと、
前記第２の信号に関連付けられた第２のＳＯＰを復元するために、前記第２の信号に対する分析を実行することと、
前記第２のＳＯＰの前記復元中に第２の急速偏波変化が発生したかどうかを決定することであって、前記第２の急速偏波変化は、前記光ケーブル上で外部加害が発生したことを示す、決定することと、
前記第２の急速偏波変化の前記発生に対応する第２の時間又は第２の期間を決定することと、を実行させる、請求項１に記載の光通信システム。
【請求項３】
少なくとも１つのコンピューティングデバイスを更に含み、前記少なくとも１つのコンピューティングデバイスは、
１つ以上の命令を格納するためのメモリと、
前記１つ以上の命令を実行するように動作可能な、前記メモリに結合された１つ以上のプロセッサと、を含み、前記命令は、実行されると、前記１つ以上のプロセッサに、
前記第１及び第２の急速偏波変化の前記発生のそれぞれに対応する前記第１と第２の時間との間の、又は前記第１と第２の期間との間の時間オフセットを決定することと、
前記決定された時間オフセットに少なくとも部分的に基づいて、前記光ケーブル上の前記外部加害の位置を推定することと、を実行させる、請求項２に記載の光通信システム。
【請求項４】
前記第１の受信機の前記１つ以上のプロセッサに、
前記第２の受信機から前記第２の急速偏波変化の前記発生に対応する前記第２の時間又は前記第２の期間を受信することと、
前記第１及び第２の急速偏波変化の前記発生のそれぞれに対応する前記第１と第２の時間との間の、又は前記第１と第２の期間との間の時間オフセットを決定することと、
前記決定された時間オフセットに少なくとも部分的に基づいて、前記光ケーブル上の前記外部加害の位置を推定することと、を更に実行させる、請求項２または３に記載の光通信システム。
【請求項５】
前記第２の受信機の前記１つ以上のプロセッサに、
前記第１の受信機から前記第２の急速偏波変化の前記発生に対応する前記第１の時間又は前記第１の期間を受信することと、
前記第１及び第２の急速偏波変化の前記発生のそれぞれに対応する前記第１と第２の時間との間の、又は前記第１と第２の期間との間の時間オフセットを決定することと、
前記決定された時間オフセットに少なくとも部分的に基づいて、前記光ケーブル上の前記外部加害の位置を推定することと、を更に実行させる、請求項２から４のいずれか一項に記載の光通信システム。
【請求項６】
前記第１の受信機及び前記第２の送信機は、第１の端末に位置するトランスポンダに含まれる、請求項２から５のいずれか一項に記載の光通信システム。
【請求項７】
前記第１の送信機及び前記第２の受信機は、第２の端末に位置する第２のトランスポンダに含まれる、請求項２から６のいずれか一項に記載の光通信システム。
【請求項８】
前記第１の受信機及び前記第１の送信機はコヒーレントであり、前記第１の送信機は、前記第１の信号を送信するための二重偏波直交位相シフトキーイング（ＤＰ−ＱＰＳＫ）変調フォーマットを実装する、請求項１から７のいずれか一項に記載の光通信システム。
【請求項９】
前記第２の受信機及び前記第２の送信機はコヒーレントであり、前記第２の送信機は、前記第２の信号を送信するための二重偏波直交位相シフトキーイング（ＤＰ−ＱＰＳＫ）変調フォーマットを実装する、請求項２から７のいずれか一項に記載の光通信システム。
【請求項１０】
前記第１の急速偏波変化は、所定の期間における１つ以上の偏波変動の速度の所定の増加である、請求項１から９のいずれか一項に記載の光通信システム。
【請求項１１】
前記第１の急速偏波変化は、所定の期間における所定の数の１つ以上の偏波変動である、請求項１から９のいずれか一項に記載の光通信システム。
【請求項１２】
前記光ケーブルは、前記外部加害の位置を推定するために、前記光ケーブル上に配置される新たな構成要素又はセンサを有さないか必要としない、請求項４から１１のいずれか一項に記載の光通信システム。
【請求項１３】
前記第２の急速偏波変化は、所定の期間における１つ以上の偏波変動の速度の所定の増加である、請求項２から７のいずれか一項に記載の光通信システム。
【請求項１４】
少なくとも１つの光ケーブル上の外部加害を検出及び位置決めするための装置であって、前記装置は、
１つ以上の命令を格納するためのメモリと、
前記１つ以上の命令を実行するように動作可能な、前記メモリに結合された１つ以上のプロセッサと、を含み、前記命令は、実行されると、前記１つ以上のプロセッサに、
信号を受信することと、
前記信号に関連付けられた偏波状態（ＳＯＰ）を復元するために、前記信号に対する分析を実行することと、
前記ＳＯＰの前記復元中に第１の急速偏波変化が発生したかどうかを決定することであって、前記第１の急速偏波変化は、前記少なくとも１つの光ケーブル上で前記外部加害が発生したことを示す、決定することと、
前記第１の急速偏波変化の前記発生に対応する第１の時間又は第１の期間を決定することと、を実行させる、装置。
【請求項１５】
前記１つ以上のプロセッサに、
第２の急速偏波変化の発生に対応する前記第１の時間又は第１の期間と第２の時間又は第２の期間との間の、又は前記第１と第２の期間との間の時間オフセットを決定することと、
前記決定された時間オフセットに少なくとも部分的に基づいて、前記少なくとも１つの光ケーブル上の前記外部加害の位置を推定することと、を更に実行させる、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記装置は、光通信システムのコヒーレントな受信機である、請求項１４または１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記ＳＯＰの前記復元は、ストークスベクトルによって表される各方向について前記ＳＯＰを分析するための前記１つ以上のプロセッサを含む、請求項１４から１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１の急速偏波変化は、所定の期間における１つ以上の偏波変動の速度の所定の増加である、請求項１４から１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
前記第１の急速偏波変化は、所定の期間における所定の数の１つ以上の偏波変動である、請求項１４から１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
少なくとも１つの光ケーブル上の外部加害を検出及び位置決めするための方法であって、
送信機から信号を受信するステップと、
１つ以上のプロセッサを介して、前記信号に関連付けられた偏波状態（ＳＯＰ）を復元するために、前記信号に対する分析を実行するステップと、
前記１つ以上のプロセッサを介して、前記ＳＯＰの前記復元中に第１の急速偏波変化が発生したかどうかを決定するステップであって、前記第１の急速偏波変化は、前記少なくとも１つの光ケーブル上で外部加害が発生したことを示す、ステップと、
前記１つ以上のプロセッサを介して、前記第１の急速偏波変化の前記発生に対応する第１の時間又は第１の期間を決定するステップと、
前記１つ以上のプロセッサを介して、前記第１の急速偏波変化の前記発生に対応する前記第１の時間又は第１の期間と、第２の急速偏波変化の発生に対応する第２の時間又は第２の期間との間の時間オフセットに少なくとも部分的に基づいて、前記少なくとも１つの光ケーブル上の前記外部加害の位置を推定するステップと、を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、光通信システムの分野に関する。より具体的には、本開示は、海底光ケーブル上の外部加害を検出及び位置決めするためのシステム及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
海底光ファイバ通信システムでは、多数の光ケーブルを、海底で様々な方向に配置することができる。光ケーブルは海底環境に曝されるため、ケーブルへの外部損傷が発生することがあり、それらのうちのいくつかは、様々な物体によって引き起こされ得る。例えば、トロール船は、海底に沿ってトロール網を引きずる又は引くことがあり、光ケーブルを不注意に切断するか、別の方法で損傷し得る。更に、海底に沿って引きずる錨は、ケーブルへの外部損傷を引き起こす場合がある。これらの種類の外部損傷は、外部加害と呼ばれ得る。
【０００３】
光ケーブル上で外部加害が発生した場合、ケーブルによるデータ伝送が再開できるように、加害を迅速に位置決めし、修復することが重要である。しかしながら、光ケーブルは遠距離にわたるため、外部加害の位置を（又はその大まかな近辺ですら）正確に示すことは、煩雑かつ時間がかかるタスクであり得る。
【０００４】
外部加害を感知することができるセンサを光ケーブルに装備することは可能である。しかしながら、このアプローチには少なくとも２つの問題がある。まず、（通信システムの多くの光ケーブルの中で）各光ケーブルに必要な数のセンサを装備することに関連するコストは、非常に高く、正当化が困難であり得る。第２に、多くの政府及び規制機関は、自らの管轄区域内においてケーブルに外部センサが装備されて設置されるのを許可しない場合がある。
【０００５】
したがって、ケーブル上の任意の新しいセンサ又は海底装置を使用することなく、光ケーブル上の外部加害の発生及び外部加害の位置（又は、おおよその位置）を早期に警告することができるシステムに対する必要性が存在する。
【発明の概要】
【０００６】
本開示の一実施形態は、少なくとも１つの光ケーブル上の外部加害を検出及び位置決めするためのシステムを対象とする。システムは、メモリと、第１の送信機から送信された第１の信号を受信し、第１の信号に関連付けられた第１の偏波状態（ＳＯＰ）を復元するために第１の信号に対して分析を実行する１つ以上のプロセッサと、を有する第１の受信機を含んでもよい。第１の受信機の１つ以上のプロセッサは、第１のＳＯＰの復元中に第１の急速偏波変化が発生したかどうかを更に決定し、第１の急速偏波変化は、光ケーブル上で外部加害が発生したことを示し、１つ以上のプロセッサはまた、第１の急速偏波変化の発生に対応する第１の時間又は第１の期間を決定する。
【０００７】
更に、システムは、メモリと、第２の送信機から送信された第２の信号を受信し、第２の信号に関連付けられた第２のＳＯＰを復元するために第２の信号に対して分析を実行する１つ以上のプロセッサと、を有する第２の受信機を含んでもよい。１つ以上のプロセッサは、第２のＳＯＰの復元中に第２の急速偏波変化が発生したかどうかを更に決定し、第２の急速偏波変化は、光ケーブル上で外部加害が発生したことを示し、第２の急速偏波変化の発生に対応する第２の時間又は第２の期間を更に決定する。
【０００８】
システムは、第１及び第２の急速偏波変化の発生のそれぞれに対応する第１の時間と第２の時間との間の、又は第１と第２の期間との間の時間オフセットを決定し、決定された時間オフセットに少なくとも部分的に基づいて、光ケーブル上の外部加害の位置を推定することができる。
【０００９】
本開示の別の実施形態は、少なくとも１つの光ケーブル上の外部加害を検出及び位置決めするための装置を対象とする。装置は、メモリと、信号を受信し、信号に関連付けられた偏波状態（ＳＯＰ）を復元するために信号に対して分析を実行するための１つ以上のプロセッサと、を含んでもよい。装置は、ＳＯＰの復元中に第１の急速偏波変化が発生したかどうかを更に決定し、第１の急速偏波変化は、少なくとも１つの光ケーブル上で外部加害が発生したことを示し、装置はまた、第１の急速偏波変化の発生に対応する第１の時間又は第１の期間を決定する。時間オフセットは、外部加害の位置を推定するために、装置によって決定されてもよい。
【００１０】
本開示の更に別の実施形態は、少なくとも１つの光ケーブル上の外部加害を検出及び位置決めするための方法を対象とする。本方法は、送信機から信号を受信するステップと、信号に関連付けられた偏波状態（ＳＯＰ）を復元するために信号に対して分析を実行するステップと、ＳＯＰの復元中に第１の急速偏波変化が発生したかどうかを決定するステップであって、第１の急速偏波変化は少なくとも１つの光ケーブル上で外部加害が発生したことを示すステップと、第１の急速偏波変化の発生に対応する第１の時間又は第１の期間を決定するステップと、第１の急速偏波変化の発生に対応する第１の時間又は第１の期間と、第２の急速偏波変化の発生に対応する第２の時間又は第２の期間との間の時間オフセットに少なくとも部分的に基づいて、少なくとも１つの光ケーブル上の外部加害の位置を推定するステップと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の１つ以上の実施形態による、例示的な光通信システムを示す。
【００１２】
【図２】本開示の１つ以上の実施形態による、伝送ファイバの例示的な入力及び出力偏波を示す。
【００１３】
【図３】本開示の１つ以上の実施形態による、外部加害を検出及び位置決めするための例示的なデータ送信機及び受信機を示す。
【００１４】
【図４】本開示の１つ以上の実施形態による、例示的な偏波復元構成要素を示す。
【００１５】
【図５】本開示の１つ以上の実施形態による、海底光通信システムのケーブル上の例示的な外部加害を示す。
【００１６】
【図６】本開示の１つ以上の実施形態による、２つの急速変動測定値間の時間オフセットの例示的な推定を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、既存の光ファイバ通信システムに新たな構成要素、装置、又はコストを追加することなく、リアルタイム又は実質的にリアルタイムに海底光ケーブル上の外部加害を検出及び位置決めするためのシステム及び装置に関する。実施形態によれば、双方向光通信システムでは、対向する端末に位置するコヒーレントなトランスポンダの各受信機は、それらの間に接続された少なくとも１つの光ファイバ対上で伝送される１つ以上の信号の偏波状態（ＳＯＰ）を検出及び分析することができる。分析に基づいて、各受信機は、ＳＯＰの急速な変動又は急速偏波変化が発生したかどうかを決定することができ、その発生は、ケーブル上の外部加害を示し得る。２つの伝搬方向の間の偏波摂動、例えば、急速偏波変化の時間オフセットを観測することによって、外部加害の位置を推定することができる。例えば、時間オフセットがゼロ又はほぼゼロである場合、外部加害の位置は、ケーブルの中心又はその近くであり得る。
【００１８】
上述したように、外部加害を検出するためのセンサを光ケーブルに装備することは、コスト及び規制遵守関連の問題などの様々な問題を提起する。１つ以上の海底ケーブル上の外部加害を特定及び位置決めするための新規かつ斬新なシステムを対象とする本明細書に開示される１つ以上の実施形態、実施例、及び／又は態様は、有利なことに、ケーブル上に新しい装置、構成要素、センサ等を必要としない。
【００１９】
ここで、本発明の好ましい実施形態が示される添付図面を参照しながら、本発明をより完全に説明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で実施されてもよく、本明細書に記載される実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的かつ完全になるように、かつ、当業者に本発明の範囲を十分に伝えるように提供される。図面においては、全ての図をとおして、同じ数字は、同じ要素を指す。
【００２０】
図面を参照すると、図１は、例示的な双方向光通信システム１０１を示す。双方向光通信システム１０１は、長距離にわたって膨大な量のデータを伝送するために、高帯域幅光ファイバを使用することができる。双方向データ伝送は、ケーブル内の光ファイバ経路の対を構築し、１つ以上の波長分割多重化チャネルをファイバ対毎に伝送することによって実施されてもよい。
【００２１】
図示のように、光通信システム１０１は、双方向光路対を共に形成する２つの一方向光路１１１及び１２１によって接続された端末１０３及び１０５を含んでもよい。光路１１１は、端末１０３の送信機１１３から端末１０５の受信機１１５に１つの方向（例えば、右）に情報を伝送することができる。光路１２１は、端末１０５の送信機１２５から端末１０３の受信機１２３に他の方向（例えば、左）に情報を伝送することができる。端末１０３に関して、光路１１１はアウトバウンド経路であり、光路１２１はインバウンド経路である。光路１１１は、光ファイバ１１７−１〜１１７−ｎ及び光増幅器１１９−１〜１１９−ｎを含むことができ、光路１２１は、光ファイバ１２７−１〜１２７−ｎ及び光増幅器１２９−１〜１２９−ｎを含むことができる。一部の実施例では、送信機１１３及び受信機１２３は、端末１０３でトランスポンダとして一緒に収容されてもよく、同様に、送信機１１５及び受信機１２５もまた、端末１０５でトランスポンダとして一緒に収容されてもよいことが理解され得る。
【００２２】
光路対（例えば、光路１１１、１２１）は、追加の経路対を支持するファイバと共に光ファイバケーブルに含まれてもよい光ファイバ対１１７−１〜１１７−ｎ及び１２７−１〜１２７−ｎによって接続されたリピータ１３１−１〜１３１−ｎ内の１組の増幅器対１１９−１〜１１９−ｎ及び１２９−１〜１２９−ｎとして構成されてもよい。各リピータ１３１は、各ファイバ対のための一対の増幅器１１９、１２９を含んでもよく、追加の経路対のための追加の増幅器を含んでもよい。光増幅器１１９、１２９は、ＥＤＦＡ又は他の希土類ドープファイバ増幅器、ラマン増幅器、又は半導体光増幅器を利用することができる。連結経路１３３−１〜１３３−ｎは、例えば、リピータ１３１−１〜１３１−ｎのうちの１つ以上において、光路１１１、１２１間に連結されてもよい。
【００２３】
光通信システム１０１の例示的な実施形態が示され説明されているが、光通信システム１０１の変形例は、本開示の範囲内である。光通信システム１０１は、例えば、より多くの光路対及びより多くの又はより少ないリピータを含んでもよい。あるいは、光通信システム１０１は、光増幅器を含まなくてもよく、又は光増幅器の代わりに、リピータを接続する光ファイバ内のラマン増幅による光利得を実現するのに好適な光ポンプ電源を含んでもよい。
【００２４】
更に、送信機、受信機、送信機及び受信機を含むトランスポンダ、又はデータを送受信するための任意の他の好適なデバイスは、例えば、以下で更に説明するように、偏波状態（ＳＯＰ）分析に基づいて外部加害を特定及び位置決めするために、メモリに格納された命令を実行するための少なくとも１つのメモリ及び１つ以上のプロセッサ（例えば、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、ＦＧＰＡ、任意の従来のプロセッサなど）を含んでもよいことが理解され得る。
【００２５】
図２は、伝送ファイバ２０１の例示的な入力及び出力偏波を示す。一実施形態によれば、伝送ファイバ２０１は、海底光通信システムのシングルモード伝送ファイバであってもよい。シングルモード伝送ファイバは、偏波状態（ＳＯＰ）を維持しないことが理解され得る。したがって、任意の機械的及び／又は熱的摂動が送信された信号に対する偏波変化を引き起こすため、光ファイバ自体は、外部加害を検出又は特定するための有効なセンサであり得る。
【００２６】
例えば、図２に示すように、伝送ファイバ２０１の送信端２０６における入力偏波２０４（破線矢印によって示される）は、垂直軸、例えば、ｙ軸に平行な初期位置を有してもよい。伝送ファイバ２０１の受信端２０８において、出力偏波２１０（同じく破線矢印によって示される）は、入力偏波２０４の初期位置とは異なる位置を有し、例えば、出力偏波２１０は、垂直軸に対してある角度に位置する。このような観測された変化、例えば、入力偏波２０４の入力ＳＯＰと出力偏波２１０の出力ＳＯＰとの間の急激な変化は、伝送ファイバ２０１上で機械的及び／又は熱的摂動が発生したことを示し得る。出力ＳＯＰの急激な変動など出力ＳＯＰの急激な又は異常な変化を観測することによって、外部加害が発生した可能性が高いと決定することができる。
【００２７】
図３は、外部加害を検出及び位置決めするための例示的な送受信機システム３００を示す。一実施形態によれば、送受信機システム３００は、例えば、所定の伝送速度（例えば、波長チャネル当たり１００ＧＢ／秒）で動作する二重偏波直交位相シフトキーイング（ＤＰ−ＱＰＳＫ）変調フォーマットを使用又は実装してもよく、独立したデータストリームは、２つの異なる偏波（例えば、ｘ偏波及びｙ偏波）で伝送される。示すように、送信機は、第１の位置、例えば、第１の端末に位置してもよいＤＰ−ＱＰＳＫ送信機３０１であり、受信機は、第２の位置、例えば、第２の端末に位置してもよいＤＰ−ＱＰＳＫ受信機３２１である。送受信機システム３００は双方向光通信システムの一部であってもよく、したがって、第２のＤＰ−ＱＰＳＫ送信機（図示せず）は、第２の端末に配置され、第１の端末に位置する第２のＤＰ−ＱＰＳＫ受信機（図示せず）にデータを送信するように構成されてもよいことが理解され得る。各端末における送信機／受信機対は、コヒーレントなトランスポンダとして同じ筐体内に含まれてもよい。
【００２８】
ＤＰ−ＱＰＳＫ送信機３０１は、２つの異なるＱＰＳＫ変調器３０２及び３０４を含んでもよい。ＱＰＳＫ変調器３０２は、２つのバイナリデータストリームを受信することができ、少なくともレーザ３０６を使用してｙ偏波上のデータストリームを変調することができる。同様に、ＱＰＳＫ変調器３０４も、２つのバイナリデータストリームを受信することができるが、ＱＰＳＫ変調器３０４は、レーザ３０６を使用してｘ偏波上のデータストリームを変調することができる点で異なる。２つの異なる偏波は、合成器３０８に入力されて、伝送ファイバの一端で入力される二重偏波信号を提供することができる。
【００２９】
ＤＰ−ＱＰＳＫ受信機３２１は、少なくとも９０度シフタ３２６（９０度光ハイブリッドなど）、ダイオード対３２８、３３０、及びデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）３３２を含んでもよい。図２は、ＤＰ−ＱＰＳＫ受信機３２１の外側に配置された局部発振器（ＬＯ）３２４を示すが、一部の実施形態では、ＬＯ３２４はＤＰ−ＱＰＳＫ受信機３２１に含まれてもよい。図示のように、伝送ファイバの他端で出力される出力偏波は、局部発振器（ＬＯ）３２４からの信号と共に、４つのシフトされた信号を出力する９０度シフタ３２６に入力されてもよい。ダイオード対３２８及び３３０は、これらの信号を受信してもよく、例えば、変調を抽出してもよい。次いで、ＤＳＰ３３２は信号に対して処理を実行してもよく、それによりその中に含まれる情報は、更に処理、表示、分析、又は使用され得る別の信号に変換され得る。例えば、ＤＳＰ３３２は、以下で更に説明するように、偏波復元構成要素又は機構を含んでもよい。ＤＳＰ３３２は、プログラム及びデータの両方を格納するためのメモリと、１つ以上の計算エンジン（例えば、プロセッサ）と、ダイオード対３２８、３３０などの外部構成要素とインターフェース接続するための入出力（Ｉ／Ｏ）を含むことができることが理解され得る。
【００３０】
送受信機システム３００に沿ったランダム複屈折摂動は、ＤＰ−ＱＰＳＫ受信機３２１のローカル基準フレームで観測されるように、データストリーム又はチャネルを一緒に混合することができ（例えば、水平偏波及び垂直偏波）、受信機３２１は、ＤＳＰ３３２及び他の好適なハードウェアをリアルタイム（又は実質的にリアルタイム）ＤＳＰ「イントラダイン」技術に使用して、信号検出プロセスの「コヒーレント」態様を実装してもよい。したがって、「イントラダイン受信機」は、２つの偏波で送信されたデータを検出するために、光及び高速デジタル信号処理の組み合わせを使用することができる。更に、上述のように、受信されたＳＯＰがＳＯＰの急速な変動又は任意の他の観測された急速偏波変化を示す場合、ＤＰ−ＱＰＳＫ受信機は伝送ファイバ上で外部加害が発生したことを検出することができる。
【００３１】
図４は、実施形態による例示的な復元構成要素４０１を示す。上述のように、偏波復元構成要素４０１は、ソフトウェア及び／又はハードウェアとして実装されてもよく、送受信機システムのコヒーレントな受信機のデジタル信号プロセッサに含まれるか、又はその一部であってもよい。説明を容易にするために、偏波復元構成要素４０１は、図３の構成要素及び機構に関連して説明される。一例では、図４に示し、本明細書に記載される偏波復元機構は、水平偏波及び垂直偏波の局部基準フレームで測定された受信機３２１で受信された信号から、送信機３０１のＸ及びＹ偏波上で元の送信された信号を再現及び／又は復元するように構成されてもよいことが理解され得る。
【００３２】
図示のように、ＤＰ−ＱＰＳＫ受信機３２１によって受信及び検出された水平偏波及び垂直偏波は、４つの異なる軸抽出構成要素「ｘ−ｘ」、「ｘ−ｙ」、「ｙ−ｘ」、及び「ｙ−ｙ」に入力されてもよい。「ｘ−ｘ」及び「ｙ−ｘ」構成要素の出力は、ＤＰ−ＱＰＳＫ送信機３０１によってｘ偏波で変調された２つのバイナリデータストリームからデータを復元するために、加算器によって一緒に加算されてもよい。更に、「ｘ−ｙ」及び「ｙ−ｙ」構成要素の出力は、ｙ偏波で変調された２つのバイナリデータストリームからデータを復元するために、異なる加算器によって一緒に加算されてもよい。したがって、ＤＰ−ＱＰＳＫ受信機３２１のＤＳＰ３３２の一部であってもよい偏波復元構成要素４０１は、送信機３０１によって受信機３２１に送信された元のベースセット（例えば、ｘ偏波及びｙ偏波）に戻るように、ランダムに変化する受信ＳＯＰ（例えば、水平偏波及び垂直偏波）を変換又は復元することができる。
【００３３】
偏波復元構成要素４０１における復元プロセスの速度は、５０ｋＨｚなどの所定の偏波復元帯域幅を必要とし得る、信号の偏波における任意の予期される突然の変化より速くする必要があり得ることが理解され得る。
【００３４】
図５は、実施形態による、海底光通信システム５００の光ケーブル上の例示的な外部加害を示す。説明を容易にするために、通信システム５００は、１つの光ファイバ対と、端末５０２と５０６との間の１つの双方向光チャネルとを含んでもよい。各端末５０２及び５０６は、破線の二重矢印によって示されるように、送信機（例えば、送信機３０１）及び受信機（例えば、偏波復元構成要素４０１を有する受信機３２１）を含む少なくとも１つのトランスポンダを有してもよい。示すように、端末５０２は位置５０４（例えば、陸部）に位置してもよく、端末５０６は位置５０８（例えば、陸部）に位置してもよい。更に、海底光通信システム５００は、例えば、異なる陸部に位置する端末５１６及び５１８を介して、通信システム５００への他の通信構成要素の分岐接続を可能にする２つの分岐ユニット５１０及び５１２を含んでもよい。
【００３５】
海底に沿ってトロール網を引きずる又は引く、漁船などの船５３０は、光ケーブルを不注意に切断し得るか、別の方法で損傷し得、外部加害５４０を引き起こす。図示のように、加害５４０は、分岐ユニット５１０と５１２との間のケーブル上の位置（例えば、分岐ユニット５１０に近い）で発生し得る。
【００３６】
一実施形態によれば、端末５０２及び５０６に位置するコヒーレントな受信機は、３空間内のストークスベクトル（例えば、Ｓ５０２から５０４及びＳ５０４から５０２）によって表され得る、各方向についての受信ＳＯＰを観測することができる。したがって、外部加害５４０は、各受信機における受信ＳＯＰの急速な変動を引き起こし得る。
【００３７】
図６は、実施形態による、２つの急速変動測定値間の時間オフセットの例示的な推定を示す。図示のように、グラフ６０２は、５０２から５０４方向における各ストークスベクトルの１つの部分、例えば、Ｓ１パラメータについての復元又は受信ＳＯＰを表す。グラフ６０６は、５０４から５０２方向におけるＳ１パラメータについての復元又は受信ＳＯＰをチャートに示す。ＳＯＰ復元プロセス中の任意の一方向では、急速偏波変化６０４及び６０８が、それぞれ特定の時間又は期間で観測され得る。急速偏波変化６０４及び６０８は、光ケーブル上で外部加害（例えば、外部加害５４０）が存在している可能性が高いことを示し得る。急速偏波変化は、偏波変動の速度の増加、例えば、所定の期間における偏波変動の閾値数の増加を意味することが理解され得る。
【００３８】
信号伝搬の２つの方向間の急速偏波変化６０４及び６０８に対応する時間又は期間の時間オフセット又は時間シフトを観測することによって、外部加害が発生した光ケーブル上の位置は、１つ以上の既知のパラメータ、例えば、信号がシングルモードファイバに沿って移動する速度（例えば、１キロメートル当たり５マイクロ秒）、ファイバの長さに基づいて推定することができる。例えば、時間オフセット又は時間シフトがゼロであった場合、加害の位置はケーブルの中心であり得る。例では、急速偏波変化に関連する特定の時間を正確に示すために、急速な変化が発生する期間又は時間範囲の平均、中央値等が使用されてもよい。
【００３９】
時間差を推定するための多くの好適な信号処理技術が存在し得ることが理解され得る。例えば、最大相関を与える時間オフセットを推定するために、Ｓ５０２から５０４及びＳ５０４から５０２ベクトルがハイパスフィルタリングされ、相互相関され得る。更に、時間オフセット計算は、１つの端末側で実行されてもよく、例えば、受信機は、他の受信機からの急速な変動データ又は他のタイプのＳＯＰ関連データを受信し、時間オフセット、したがって外部加害の推定位置を推定することができることが理解され得る。あるいは、計算は、サーバコンピュータなど中央位置にあり、全ての関連データを受信し、計算を実行するように構成されてもよい１つ以上の「中央」コンピューティングデバイスによって実行されてもよい。
【００４０】
本明細書における図及び対応する説明は、単なる例であり、及び／又は説明を容易にするために簡略化されていてもよいことが理解され得る。海底光通信システムでは、いくつかのファイバ対にわたって複数の信号ＳＯＰを検出するように構成された数百の平行受信機が存在し得る。したがって、外部加害の位置の推定を改善するための、受信偏波の観測は更に多い可能性がある。
【００４１】
例えば、波分割多重（ＷＤＭ）システムでは、それぞれ数百個の異なるチャネルを担持する複数のファイバ対が存在してもよく、これは、多数の様々な相互相関を実行するための「数百個の」観測を意味してもよい。上記のように、コヒーレントな受信機は、約５０ｋＨｚの偏波復元帯域幅を有してもよく、これは、加害の位置を見つけるために約１／５０ｋＨｚ又は２０マイクロ秒の分解能が存在し得ることを意味する。５０ｋＨｚは単なる例であり、任意の好適な偏波復元帯域幅値であってもよいことが理解され得る。一部の実施例では、光信号は、シングルモードファイバ内を１キロメートル当たり約５マイクロ秒で移動することができ、したがって、数キロメートル以内の外部加害の位置を位置決めすることが可能であり得る。
【００４２】
更に、外部加害によって引き起こされる受信信号の偏波変化は、ケーブルの物理的な移動中にランダムな間隔で開始、維持、及び／又は停止し得ることが理解され得る。推定における特定のレベルの精度を得るために、時間オフセットの推定プロセスが観測され、いくつかのサイクルにわたって平均化され得る。推定プロセスは、ファイバ光通信システム上の顧客トラフィックへのいかなる中断も伴わずに連続的に実行されてもよく、有利なことに、システムに追加のコスト又は設備を追加することなく、外部加害を検出及び位置決めするためのリアルタイム（又は実質的にリアルタイム）な監視システムを提供する。
【００４３】
本明細書では、光ケーブル上の外部加害を検出及び位置決めするための斬新かつ独創的なシステム、装置、及び技術が開示される。本開示は、本明細書に記載される特定の実施形態によって、その範囲が限定されるものではない。実際に、本明細書に記載されるものに加えて、本開示の他の様々な実施形態及び本開示への様々な修正が、これまでの説明及び添付の図面から当業者には明らかとなるであろう。
【００４４】
したがって、そのような他の実施形態及び修正は、本開示の範囲内に含まれるということが意図される。更に、本開示は、特定の目的のための特定の環境における特定の実装の文脈で本明細書に記載されているが、当業者であれば、その有用性はこれに限定されず、本開示は任意の数の目的のために任意の数の環境で有益に実装され得ることを認識するであろう。したがって、以下に記載される特許請求の範囲は、本明細書に記載される本開示の最大の範囲及び趣旨を考慮して解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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