(57)【要約】海底のＷＤＭ光通信システムが提供される。システムは、第１および第２の地上ケーブル・ステーションを含み、ケーブル・ステーションのうちの少なくとも１つは、約６ｋＶまたはそれ以下だけの電圧でケーブルに電力に供給する動力供給装置（ＰＦＥ）を含む。ＰＦＥは、ケーブル・ステーションのうちの少なくとも１つに位置する。システムはまた、海底の局所のマーケットにおいて必要とされるものに対応する長さを有する海底のＷＤＭ光伝送ケーブルを含む。ケーブルは、第１および第２のケーブル・ステーション間の双方向連絡を支持する少なくとも１つの光ファイバの対を含む。少なくとも１つの自動中継装置は、光伝送ケーブルに沿って位置する。自動中継装置は、光ファイバの対の光ファイバの１つに光ゲインを各々提供する少なくとも２つの光増幅器を含む。光ゲインは、約１２から２０ｄＢまでの範囲にある。【選択図】図１
2007531476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の地上ケーブル・ステーションの提供からなる方法であって、動力供給装置（ＰＦＥ）を含み、前記ケーブル・ステーションのうちの少なくとも１つは、約６ｋＶだけの電圧で前記ケーブルに電力を供給し、前記ＰＦＥは、ケーブル・ステーションのうちの少なくとも１つに位置し；
また前記海底の局所のマーケットにおいて必要とされるものに対応する長さを有する海底のＷＤＭ光伝送ケーブルを提供し、前記ケーブルは、前記第１および第２のケーブル・ステーション間の双方向連絡を支持するための少なくとも１つの光ファイバ対を含み、；
および、前記光伝送ケーブルに沿って位置する少なくとも１つの自動中継装置を提供し、前記自動中継装置は、前記光ファイバ対において前記光ファイバのうちの１つに各々が光ゲインを提供する少なくとも２つの光増幅器を含み、前記光ゲインは、約１２から２０ｄＢまでの範囲であることから構成される方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、複数のタイプの商品ベースの地上のターミナル装置を受け入れるために光学インタフェース機器を提供するステップをさらに備え、前記光学インタフェースは、前記伝送ケーブルおよび前記商品ベースの地上のターミナル装置のいずれかの間の光学レベル連結性を提供する方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記第１および第２のケーブル・ステーションのうちの少なくとも１つは、外部供給源から受信される地上のトラフィックを処理するための海底ライン端末装置（ＳＬＴＥ）であって、前記ＳＬＴＥは前記地上のトラフィックを受信し、それに反応する光信号を生成する地上の光伝送装置を含むＳＬＴＥ；および、前記地上の光伝送装置から受信される前記光信号に信号調整を提供し、前記光信号は、前記伝送ケーブルに位置する前記光ファイバを通じた伝送のために適切である光学インタフェース機器をさらに含む方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、前記伝送ケーブルは約５０００キロメートルの長さを有する方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、前記伝送ケーブルは約３５０ｋｍおよび４０００ｋｍの間の長さを有する方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、前記自動中継装置は海底のケーブル接続ハウジングから形成されるハウジングを含む方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、前記光増幅器の各々は約２８ｎｍより少ない帯域幅を有する方法。
【請求項８】
請求項２に記載の方法であって、前記光インタフェース装置はさらにライン・モニター機能を提供する方法。
【請求項９】
請求項３に記載の方法であって、前記光インタフェース装置はさらにライン・モニター機能を提供する方法。
【請求項１０】
海底のＷＤＭ光通信システムにおいて、第１および第２の地上ケーブル・ステーションであって、前記ケーブル・ステーションのうちの少なくとも１つは、約６ｋＶだけの電圧で、前記ケーブルに電力に供給する動力供給装置（ＰＦＥ）を含み、前記ＰＦＥは前記ケーブル・ステーションのうちの少なくとも１つに位置する第１および第２の地上ケーブル・ステーション；
前記海底の局所のマーケットにおいて必要とされるものに対応する長さを有する海底のＷＤＭ光伝送ケーブルであって、前記ケーブルは、前記第１および第２のケーブル・ステーション間の双方向連絡を支持するための少なくとも１つの光ファイバの対を含む海底のＷＤＭ光伝送ケーブル；
および、前記光伝送ケーブルに沿って位置する少なくとも１つの自動中継装置であって、前記自動中継装置は、前記光ファイバの対における前記光ファイバの１つに光ゲインを各々提供する少なくとも２つの光増幅器を含み、前記光ゲインは、約１２から２０ｄＢまでの範囲にある自動中継装置から構成される海底のＷＤＭ光通信システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のシステムであって、複数のタイプの商品ベースの地上のターミナル装置を受け入れるために光学インタフェース機器を提供するステップをさらに備え、前記光学インタフェースは、前記伝送ケーブルおよび前記商品ベースの地上のターミナル装置のいずれかの間の光学レベル連結性を提供するシステム。
【請求項１２】
請求項１０に記載のシステムであって、前記第１および第２のケーブル・ステーションのうちの少なくとも１つは、外部供給源から受信される地上のトラフィックを処理するための海底ライン端末装置（ＳＬＴＥ）であって、前記ＳＬＴＥは前記地上のトラフィックを受信し、それに反応する光信号を生成する地上の光伝送装置を含むＳＬＴＥ；および、前記地上の光伝送装置から受信される前記光信号に信号調整を提供し、前記光信号は、前記伝送ケーブルに位置する前記光ファイバを通じた伝送のために適切である光学インタフェース機器をさらに含むシステム。
【請求項１３】
請求項１０に記載のシステムであって、前記伝送ケーブルは約５０００キロメートルの長さを有するシステム。
【請求項１４】
請求項１０に記載のシステムであって、前記伝送ケーブルは約３５０ｋｍおよび４０００ｋｍの間の長さを有するシステム。
【請求項１５】
請求項１０に記載のシステムであって、前記自動中継装置は海底のケーブル接続ハウジングから形成されるハウジングを含むシステム。
【請求項１６】
請求項１０に記載のシステムであって、前記光増幅器の各々は約２８ｎｍより少ない帯域幅を有するシステム。
【請求項１７】
請求項１１に記載のシステムであって、前記光インタフェース装置はさらにライン・モニター機能を提供するシステム。
【請求項１８】
請求項１２に記載のシステムであって、前記光インタフェース装置はさらにライン・モニター機能を提供するシステム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の記載】
【０００１】
本出願は、図面を含み、完全に本願明細書において反復されるように本願明細書に引用したものとして、２００４年３月２９日に出願され、「すでに分化した通信リンクの要素を共用化するための方法」として名称が与えられた米国の仮特許出願Ｎｏ．６０／５５７，３４３に対する優先権を主張する。
【０００２】
本出願は、図面を含み、完全に本願明細書において反復されるように本願明細書に引用したものとして、２００４年６月１７日に出願され、「一体的設計の光増幅器を有する海底の光伝送システム」として名称が与えられた米国特許出願Ｎｏ．１０／８７０，３２７、および、２００３年１２月１８日に出願され、「すでに分化した通信リンクの要素を共用化するための方法」として名称が与えられた米国特許出願Ｎｏ．１０／７３９，９２９に関連する。
【技術分野】
【０００３】
本発明は、一般に光伝送システムに関し、特に局所の海底のマーケットのために適切な海底の光伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００４】
海底の光電気通信マーケットは、典型的な垂直に統合したビジネスから構成される。このマーケットは、近距離および長距離の動作に分割される。近距離または自動中継装置のないシステムは、電力を供給されたインライン増幅のないリンクを使う（したがって、自動中継装置の「ない」という用語が使われる）。近距離のリンクは、そのラインのいかなる固有の損失も克服するため、陸地からの一般的に高い光信号発射動力に依存する。きわめて短いポイント・ツー・ポイントまたはラテラル／スパーネットワーク・トポロジーは、自動中継装置のない技術を使用して一般的に実行される。この解決法は、ラインにおける増幅の必要性を取り除き、またそれに伴い海底ケーブルにおける電力供給、電力伝達要素を消去することにより資本コストが低くなるため魅力的である。
【０００５】
自動中継装置のないシステムは、概して長さの約２５０ｋｍのリンクに限られている。実際には、最大の上限は４００‐４５０ｋｍで観察されるが、これは距離に応じて増加するライン損失が、利用可能な線路ゲイン、より大きな出力をラインに印加する能力、受信信号に対する分解能を超えるためである。結果として、根本的な非増幅技術自体が持つ固有の距離制限により、自動中継装置のないネットワークは、政治的または経済的見地から、より望ましくないネットワーク着地点を組み込まざるを得ない場合がしばしば起こる。
【０００６】
それに対して、長距離海底の市場セグメントは、各々の応用対象のためにカスタマイズされて設計される高度に設計された技術的な解法が対象にされる。この市場セグメントにおいて、バンド幅容量およびシステム領域を最大にするため、きわめて精巧な伝送方式が使われる。使用される技術は高度に有能である一方、それはまた、設計、検査および配置するのに複雑でかつ時間がかかる。さまざまな波長を持つ多くのデータストリームを同一ラインで同時に伝送する方式である高密度波長分割多重化（ＤＷＤＭ）技術を用いて設計容量を最大化してシステムを構成した場合、ビットあたりの輸送コストはしばしば魅力的であるにもかかわらず、長距離システムの初期の資本コストはきわめて高い傾向がある。
【０００７】
長距離技術は、より短い長さおよび容量要件を有するシステムに対して一般に経済的に計れない。大きい大洋横断の「管」と比較して、より短い局所のルートでは帯域幅の需要は少ないので、長距離技術と関連した良好な経済状態で駆動するのに高い設計容量は利用できない。長距離技術が、領域において要求される長距離および大きい帯域幅容量を満たすように設計されるので、局所のマーケットのより控えめな要件を満たす長距離プラットフォームを含まないことは、機能の集合および設計の視点から単純に不可能である。
【０００８】
これらの市場に参入しようとする新規なビジネスには、高い設備投資、市場投入までの時間、在庫のために短期間に廃れてしまうかもしれない多数の装置の購入を含むがこれらに限定されない有意な障害が存在する。
【０００９】
したがって、本発明はこれらの市場へのビジネスの迅速な参入を可能にし、参入に際し、従来の障害を克服する必要をなくすための方法および装置を開発するという問題に対するものである。
【発明の開示】
【００１０】
本発明は海底の光通信システムを提供する方法に関する。方法は、第１および第２の地上ケーブル・ステーションの提供を含む。ケーブル・ステーションのうちの少なくとも１つは、約６ｋＶだけの電圧でケーブルに電力を供給する動力供給流装置（ＰＦＥ）を含む。ＰＦＥは、ケーブル・ステーションのうちの少なくとも１つに位置する。海底の局所のマーケットにおいて必要とされるものに対応する長さを有する海底のＷＤＭ光伝送ケーブルが、提供される。ケーブルは、第１および第２のケーブル・ステーション間の双方向連絡を支持するための少なくとも１つの光ファイバの対を含む。光伝送ケーブルに沿って位置する少なくとも１つの自動中継装置もまた、提供される。自動中継装置は、少なくとも２つの光増幅器を含み、各々は光ファイバの対における光ファイバの１つに光ゲインを提供する。増幅器の光ゲインは、約１２から２０ｄＢまで変動する。
【００１１】
本発明の一態様によれば、光学インタフェース機器は、商品ベースでの地上のターミナル装置の複数のタイプを受け入れるために提供される。光学インタフェース機器は、伝送ケーブルおよび商品ベースの地上のターミナル装置のいずれかの間の光学レベルの連結性を提供する。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、第１および第２のケーブル・ステーションのうちの少なくとも１つは、外部供給源から受けた地上のトラフィックを処理するため、海底ライン端末装置（ＳＬＴＥ）をさらに含む。ＳＬＴＥは、地上のトラフィックを受信し、それに反応する光信号を生成している地上の光伝送装置を含む。光学インタフェース機器は、地上の光伝送装置から受信した光信号に信号調整を提供するので、光信号は、伝送ケーブルに位置する光ファイバを通じた伝送のために適切になる。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、伝送ケーブルは、約５０００キロメートル未満の長さを有する。
【００１４】
本発明のまた別の態様によれば、伝送ケーブルは、約３５０ｋｍおよび４０００ｋｍの間の長さを有する。
【００１５】
本発明のさらに別の態様によれば、自動中継装置は海底のケーブル接続ハウジングから形成されるハウジングを含む。
【００１６】
本発明の別の態様によれば、各々の光増幅器は約２８ｎｍ未満の帯域幅を有する。
【００１７】
本発明のまた別の態様によれば、光学インタフェース機器はさらにライン・モニター機能を提供する。
【００１８】
本発明のさらに別の態様によれば、海底のＷＤＭ光通信システムは提供される。システムは、第１および第２の地上ケーブル・ステーションを含み、ケーブル・ステーションのうちの少なくとも１つは、約６ｋＶのみまたはそれ以下の電圧でケーブルに電力を供給する動力供給流装置（ＰＦＥ）を含む。ＰＦＥは、ケーブル・ステーションのうちの少なくとも１つに位置する。システムはまた、海底の局所のマーケットにおいて必要とされるものに対応する長さを有する海底のＷＤＭ光伝送ケーブルを含む。ケーブルは、第１および第２のケーブル・ステーション間の双方向連絡を支持するための少なくとも１つの光ファイバ対を含む。少なくとも１つの自動中継装置は、光伝送ケーブルに沿って位置する。自動中継装置は、少なくとも２つの光増幅器を含み、各々は、光ファイバの対における光ファイバの１つに光ゲインを提供する。光ゲインは、約１２から２０ｄＢまでの範囲にある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明が採用する可能性のある典型的な波長分割多重方式（ＷＤＭ）の伝送システムの簡略ブロック図を示す。伝送システムは、ケーブル・ステーション２００および２０２間の一対の一方向性光ファイバ１０６および１０８の上で複数の光チャネルを伝達するために役に立つ。自動中継装置に動力を供給するための動力伝導体も含む光ケーブルにおいて、光ファイバ１０６および１０８は収容される。ケーブル・ステーション２００および２０２は、図２において表されるタイプのものである。伝送経路は、伝送スパンまたはリンク１３０１、１３０２、１３０３、．．．１３０ｎ＋１に分割される。自動中継装置１１２１、１１２２、．．．１１２ｎによって連結される伝送スパン１３０は、４０からの１２０ｋｍの長さで変動する、ラマン増幅が使われる場合、より長い可能性がある。自動中継装置は、各々のスパン１３０を連結する光増幅器１２０を含む。本発明は、図１において例えば示される地点間ネットワーク構成に限られず、さらに一般的にいえば、例えば、それらが分岐ユニット、光学網目状ネットワークおよび環状ネットワークを使うもののようなより複雑な構成を含む可能性があることに留意する必要がある。
【００２０】
ケーブル・ステーションの機能ブロック図は、図２において示される。ケーブル・ステーション１０は、海底ライン端末装置（ＳＬＴＥ）１２、動力供給装置（ＰＦＥ）１８、要素管理システム（ＥＭＳ）１６、および、ケーブル終端ボックス（ＣＴＢ）１４を含む。ＳＬＴＥ １２は、地上のトラフィックを海底の伝送線に適切である光信号に変換する。動力供給装置１８は、電気的にすべての有効な海底の装置に、最も著しくは自動中継装置に電力を供給する。ＥＭＳ１６は、システム操作者がシステムを構成し、その状態に関係がある情報を得るのを可能にする。ＣＴＢ１４は、海底のケーブルを終結し、物理的にケーブルを光ファイバおよび動力供給ラインに分離し、ケーブルのためのモニター・ポイントとしてもまた役立つ可能性がある。ケーブル・ステーションに関する追加的な詳細は、「海底のファイバ通信システム」、Ｊ．Ｃｈｅｓｎｏｙ、（アカデミック・プレス、２００２）の第１０章において見ることができる。
【００２１】
伝送面において、ＳＬＴＥ １２は、一般にＰｏｉｎｔ ｏｆ Ｐｒｅｓｅｎｃｅ（ＰｏＰ）に位置する地上のターミナルからＳＴＭ信号のようなトラフィックを受信する。ＳＬＴＥ １２は、光信号の各々の波長を電気信号に転換し、それをＦＥＣでコード化する。電気から光学ユニットは、各々の波長で光学ライン信号を生成するため、電気信号でレーザーから連続的な波光を調整し、それから光学的に増幅される。増幅された波長は、一緒に多重化される前（または後に）に分散補正のような信号調整を受けてもよく、そして海底の伝送ケーブル上に送信される。ＳＬＴＥ１２の受信側は、相補的な方法で作動する。ＳＬＴＥ１２は、伝送経路の状態および健康状態を決定するため、ライン・モニターを実行する可能性がある。例えば、ＳＬＴＥ１２は、モニターに対するＣＯＴＤＲ配置を採用し、伝送経路の光学ロスを測定する可能性がある。
【００２２】
ＰＦＥ１８は、伝送システムの水中の部分に、安定性のあるＤＣ線電流を提供するように設計される。自動中継装置１１２は、ケーブル・ステーションに位置するＰＦＥ１８によって、直列に電力を供給される。水中の設備全体は、同じＤＣ線電流で作動し、ＰＦＥはその線電流ですべての装置に電力を供給するために十分な電圧を提供しなければならない。線電流および系統電圧はそれぞれ、一般的に最高２０００ｍＡおよび１５ｋＶである。電力は、一般的に、約０.５および１.５オーム／ｋｍ間のインピーダンスを有する光ケーブル内で位置する銅導体に沿って水中の設備に供給される。ＰＦＥによって提供される電力のかなりの部分は、ケーブルおよび自動中継装置のオーム熱として無駄になる。一例として、長距離伝送システムにおいて、７０００ｋｍの長さでの約１６ｋＶの系統電圧および１０００ｍＡのライン電流では、１６ｋＷのシステム負荷の約７ｋＷがオームの加熱において失われる。自動中継装置１１２に位置するツェナーダイオードは、自動中継装置に位置する光増幅器と関連する電子部品に電力を供給するため、線電流を電圧に変換する。
【００２３】
本発明の発明者は、局所の海底のマーケット空間（例えば、約５０００ｋｍ未満の長さを有し、特に約３５０および４０００ｋｍの間の長さを有するシステムによって定義される空間）のため、海底のまたは海中の光通信の現行の供給業者が、技術的にまたは経済的に適切な製品を作成しないことを認識していた。現行の商品は、非常に複雑かつ費用がかかる。これは、現行の供給者（現職者）は大洋横断の（換言すれば約５０００から１００００ｋｍの）ケーブル・マーケットのための製品をも供給しなければならないからである。特に設計された局所的な製品の代わりに、より技術的に厳しい大洋横断のマーケットのために開発されるシステムが局所のマーケットにおいて販売される。例えば、大洋横断のケーブルは、ＡＳＥノイズ集積、分散および分散勾配、非線形屈折率およびＰＭＤの結合された効果を処理するため、高度に最適化され、最高水準の技術の構成要素およびサブシステムで構成されている。これらの障害のすべての影響力は、システム長によって大きくなる。光ファイバおよび光増幅器の慎重な設計により、これらの効果の影響力は大洋横断のシステムにおいて可能な限り最小化された。これらの有害な効果の残留物の緩和は、送信器および受信器において達成され、結果として概して高度に複雑になる。このような複雑さおよび高度の知識は、局所の海底のリンクにおいて必要とされない。しかしながら、現職者は、局所のシステムにおそらく満足しないが、それにもかかわらず大洋横断の装置を使用する。このことは、実際必要であるよりも局所の商品をずっと高価にする。本発明は、局所の海底のマーケット空間のためのマーケットに特定の製品を提供する。
【００２４】
過去において、局所のリンクのための高性能の大洋横断の装置を使用することの経済的側面は、おそらく正当化可能であった。波長分割多重化（ＷＤＭ）の出現の前に、すべての海底のケーブルは、ファイバにつき単一の光チャネルを担持していた。濡れている設備を単純に保つために、できる限りリンクの全体の複雑性は陸地ベースのサブシステムに移動された。したがって、ターミナルの装置は、ファイバによる多くの障害、分散、ＰＭＤおよび非線形屈折率に対処するため、設計され、かつ最適化された。どんなに複雑でも、ターミナルは常に大洋横断のケーブル全体のコストのわずかな部分であるにすぎない。単一のチャネルの局所のケーブルのため、総費用におけるかなりの部分であるが、ターミナルのコストはまだ関心を正当化するのに十分重要ではなかった。
【００２５】
ＷＤＭの出現以来、ファイバが担持することができるチャネルの数は、２桁増加した。ファイバあたりのこの多くのチャネル（およびケーブルあたりのいくつかのファイバ）により、局所の海底のリンクの経済状態は相当に変化した。現在、各々の波長チャネルのためのターミナルのコストは、価格全体において有意な影響力を有する。大洋横断のケーブルを建設および設置するための巨大なコストおよび複雑性のため、これらをできるだけ広帯域にすることは経済的に意味があることであるので、ファイバにつきできるだけ多くの波長チャネルを担持することが可能である。これは、実質的な電力を必要とする増幅器の設計を伴う。電力は、光信号パワーレベルを復元するために周期的にケーブルに挿入される自動中継装置に位置するエルビウム・ファイバ増幅器を供給する半導体レーザーを動作させるために必要である。エルビウムのゲイン帯域は、約２５−２８ｎｍの帯域幅で比較的平らである。より大きな帯域幅（典型的な最高水準の大洋横断のケーブルは約３２から３６ｎｍの帯域幅を有する）が使われる場合、増幅器（最高９ｄＢ）の過剰ロスの有意な量を導入するゲイン平坦化フィルタが必要とされる。このロスは、言い換えると、より多い電力が必要とされるより多いポンプパワーを提供して、補われなければならない。
【００２６】
大洋横断のケーブルのため、ケーブル（ファイバなしでのケーブル、および、大きく、高価である濡れた機械の自動中継装置ハウジング）にできるだけ多くのファイバの対を組み込むことは道理にかなう。４つから８つのファイバ対は、大洋横断のケーブルにおいて典型的である。各々の自動中継装置によって必要とされる電力の量は、ケーブルの電気設計に影響を与える。一般的に、固定された電圧は、各々の自動中継装置で下げられ、そして、各々の自動中継装置のより大きな電力の必要条件はより高い電流に変換される。ケーブル自体において電力の有意な散逸なしで何千キロメートル以上を高圧で高電流を担持するためには、実質的に銅の導体を必要とする。これは費用がかかる。大洋横断のケーブルのために必要とされる電圧は、およそ７ｋＶから１５ｋＶまでであり、ショートを防ぐための（海地面に）厚い絶縁層を必要とする。さらに、４つまたは８つの光増幅器の対を含むのに必要とするハウジングは、大きくかなり重くなる。（典型的な従来の自動中継装置ハウジングは、約７００および１０００ポンドの間の重さである。）この重量によって、配置の間、ハウジングを支持するだけのために、より強固なケーブルを必要とする。もちろん、より強固なケーブルはより高価である。
【００２７】
要約すると、単一のチャネル設計からＷＤＭ設計まで進行する中で、以下のシステム設計の変化が生じる；ファイバあたりのターミナルの数は１から９６になり、自動中継装置の増幅器あたりの電力消費は、少なくとも１０倍（例えば増幅器あたり３０ｍＷから増幅器あたり３００ｍＷまで）ずつ増加し、ケーブルの銅分は、低損失で電流を担持するために増加する。より大きい電気絶縁を有するより強固なケーブルもまた、必要とされる。
【００２８】
もちろん、ＷＤＭへの変換は海底ケーブルシステムで生じるだけではない。同じ変換は地上のネットワーク設計に影響を与え、結果として、伝送装置に影響を与えた。６００ｋｍから約１５００ｋｍより大きい二点間の地上のリンクが、設置された。１９９７年以前では、地上のリンクの実質的大多数は、長さ約３６０ｋｍ未満であり、実際上、残留しているリンクのいずれも約６００ｋｍより長くはなかった。しかしながら、長さ３０００ｋｍより大きい地上のリンク上で信号を駆動することができる地上のターミナルが、その後数年で登場した。
【００２９】
３０００ｋｍ以上のリンク上で信号を駆動することができる地上のターミナルは、次の理由のため、容易に４０００ｋｍの海底リンクを駆動することができる。地上のリンクは、レガシーファイバによってしばしば作成され、自動中継装置間のかなりの間隔（約１００ｋｍまたは２０‐２３ｄＢ）を有するので、それらは、現在利用できるファイバを使用して、より密に置かれた自動中継装置で設計されるリンクより常に劣って作動する。（高いロスおよび高い分散を有することに加えて、大部分の地上のレガシーファイバもまた高いＰＭＤを有する）。したがって、本発明の発明者は、必ずしも大洋横断の海底ターミナルと同じ高い性能の提供はなくとも、地上のターミナルは海底局所のマーケットのために適切であることを認識した（例えば長さ約３５０ｋｍから４０００ｋｍまでのリンク）。
【００３０】
海底のターミナルが地上のターミナルよりかなり複雑であるという主な理由は、海底のターミナルがチャープＲＺまたは分散処理される孤立波のように一般的でない調整形式を必要とし、それは、より一般的かつより単純なＮＲＺ調整形式を使用する標準地上のターミナルより多くのモジュレータおよび駆動電子部品を必要とすることである。地上のターミナルは、多くの企業によって製造され、海底ターミナルよりかなり大量に生産される。したがって、競合および数量は、それらの価格を下げるように動くと予想されることができ、一方で海底のターミナル装置より大きな割合でそれらの品質を改善することができる。
【００３１】
したがって、ＷＤＭへの変換および地上のターミナルの設計の前進を考慮して、同じリンクのため大洋横断のケーブルおよびターミナル装置を使用する設計のコストの部分である局所の海底または海中のリンクの設計は、マーケットに特定の設計を作成するため、再生されることができる。
【００３２】
以下の解析は、さらに詳細に局所の海底ケーブル方式の必要条件を検討する。このようなシステムは、約５０００ｋｍ未満の長さを有し、特に約３５０ｋｍおよび４０００ｋｍ間の長さを有する。各々の光ファイバは、各々のチャネルのために最大約１０ＧＢ／Ｓのビット伝送速度で１から６４の間のチャネルを支えるための容量を有する。ケーブルは概して１つまたは２つのファイバ対を含むが、概してこれ以上は含まない。費用の考慮もまた、きわめて重要である：費用が下がるほど、潜在的なマーケットは大きくなる。しばしば大洋横断のシステムを購入し、局所の海底ケーブルシステムを購入するサービス提供者の多くは裕福なグローバルネットワーク・オーナーでないので、費用に対しては特に鋭敏である。
【００３３】
次に、光増幅器上の局所のシステム設計の上述した必要条件の影響力について考慮する。１０ＧＢ／ｓのビット伝送速度の６４のチャネルは、約２５.２ｎｍの増幅器帯域幅の範囲内で容易に含まれることができる。約１０ｄＢおよび１６ｄＢの間の増幅器ゲイン、および、１５３５および１５６１ｎｍ間の帯域幅を選択することによって、エルビウム・ゲインは、電力の有意なロスなしで安定するのが容易である（例えば、約１ｄＢ未満のロス）。これらのゲインを有する増幅器は、約５０および８０ｋｍの間の距離の上で信号を支持することができる。実質的には、すべてのポンプパワーがゲインのために使われているので、増幅器は電気的に効率的である。したがって、増幅器からの全体の電力は、約１２‐２０ｄＢｍ、特に約１５ｄＢｍまでの範囲に限定されることができる。これは、必要な性能を提供するために適切であるだけでなく、さらに約１２５ｍＷのポンプパワーのみを必要とする。これは、今日利用できるレーザーダイオードの定格電力の下ではちょうどよい。したがって、低い電気電力消費は達成され、ポンプの信頼性は、その最大能力より低く動作させることによって増加する。
【００３４】
本発明のこの局所のシステム設計はまた、追加的な性能に対する余地という利点を有する。提供された長さのリンクのため、比例してより高いゲインのより少ない増幅器よりもむしろ、より多くの低いゲインの増幅器が使われる場合、ＯＳＮＲは改善される。ケーブルにおいて低消費電力増幅器を有し、１つの自動中継装置あたり増幅器の数を４つまでに制限することによって、ケーブルの必要条件を有する電流および電圧は、非常に緩まる。必要とされる最大電圧は、おそらく約２ｋＶから３ｋＶであり、必要とされる電流は、大洋横断のケーブルのそれの半分未満である。したがって、約６ｋＶまたはそれ以下の電流を供給するＰＦＥは、目的の大部分に対して十分であるはずである。特別に設計された局所のケーブルは、より少ない銅分およびより少ない絶縁を有する。自動中継装置あたりの４つの増幅器により、きわめて小さいハウジングが自動中継装置のために使われることができる。より小さいハウジングはまた、かなり軽い。これは、言い換えるとケーブルにおける強度の必要条件を緩めることになる。これは、ケーブルおよび自動中継装置の費用の削減につながる。
【００３５】
本発明によって設計される増幅器を用いて得られるいくつかの追加の性能に対する余地は、より費用がかかり高度にカスタマイズされた海底ターミナル装置のための地上のターミナルの装置の使用を可能にするため、再割り当てされることができる。局所の海底のリンクにおいて地上のターミナルの装置を使用する他の利点は、海底のリンクは、継ぎ目なく、役に立つ地上のネットワークに一体化されることができることである。ケーブル・オーナーは、残りのネットワークを供給する同じ業者からターミナル装置を使用することができる。これによりオーナーは、従業員トレーニングおよび装置メンテナンスの費用を削減することができる。
【００３６】
その他の追加の性能に対する余地は、自動中継装置において使用される光学構成部品の仕様を緩めるために再割り当てされることができる。伝送線の余裕が増幅器内で使用される個別の光学構成要素の性能に、しっかりと連結するので、システムの定格寿命にわたる優れた伝送品質を保つ一方で、構成部品の使用をかなり緩めることは可能である。これは、製造の非常な容易さと同様にさらなる経費節減に導く。この１つの例は、それが増幅器を出ると、光信号スペクトルの形状を制御するために用いられるゲイン安定フィルタ（ＧＦＦ）の設計にある。大洋横断のシステムにおいて使われるように設計されたＧＦＦのため、動作温度範囲全体にわたって、フィルタの挿入損失関数の形状を慎重に制御することは重要である。これは、フィルタが、およそ１０ｐｍ／℃の温度に依存した周波数偏移を受けるという事実のためである。この効果に対処するため、いくつかの製造業者は、−５から＋７０℃の動作温度範囲全体にわたって、この周波数偏移をほぼ４０ｐｍ下回るように制限する非熱的な実装を開発した。しかしながら、この追加的な実装は、有意なコストを加え、他の点ではきわめて単純かつ強固な光学構成要素に不必要な故障メカニズムをもたらす。局所のシステムに集中することによって得られる追加性能の余地を利用することによって、非熱的なパッケージの必要性は避けられ、温度に誘発される周波数偏移は、およそ３５０ｐｍで許容されることができる。加えて、ＧＦＦはここで、増幅器ハウジングにおいて使われる他のいかなるファイバとしても取り扱われ、かつ、格納されることができ、このことにより、非常に強化された機械的設計の適応性を提供する。
【００３７】
以下の部分は、本発明によって設計される局所の海底の光通信システムにおいて使われる可能性がある様々なハードウェア・サブシステムのいくつかの例を記載した。
【００３８】
スモールフォームファクター光学ライン増幅器
アメリカ特許出願Ｎｏ．１０／６８７，５４７および１０／８００，４２４は、図面を含むそれらの全体において本願明細書において反復されたように本願明細書に引用したものとする本発明において使われる可能性があるスモールフォームファクター光学ライン増幅器の例を開示する。光学ライン増幅器１４、１６は、海底空間における確立された供給業者によって製造された既存の海底に限定される圧力および張力ハウジングを一体化するスモールフォームファクター装置から構成される。本発明の一実施例において、既存の海底に限定される圧力および張力ハウジングは、従来通り、海底ケーブル接続を収容するために使われる。
【００３９】
本発明の自動中継装置は、増幅器帯域幅がターゲットのマーケットの容量必要条件に慎重に適合される従来のエルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）の設計を使う。下部では、既存の海底限定の構成要素の使用、および確実性および製造可能性を増加させ、費用を急激に減少させるように増幅器設計を単純にするアクティブコントローラの妥当な使用を考慮する。本発明の一態様により設計されるラインにおいて配置される場合、増幅器は、容積ゲイン形状調節装置または増幅器あたりのベースでの分散補正の必然性を避ける。これは結果として、配置および維持でのシステム費用の両方における実質的に減少した配置およびシステム保守の適応性の増加の前に、急進的にシステム集積を単純にする増幅器を結果としてもたらす。
【００４０】
本発明のいくつかの実施例において、増幅器は、直流電源装置および海底のケーブル上の必要条件をそれぞれ生成および担持するように、ポンプレーザの固有信頼度を増加させ、熱負荷を減少し、電力を減らすためにきわめて低い電力を消費するように好ましくは構成される。電力伝導体（一般的に銅で形成される）および誘電体堰板（一般的に培地または高密度ポリエチレン）の両方は、サイズにおいてより小さく作成されることができるので、このような設計は増幅器全体の信頼性を増加させるだけでなく、本質的にケーブルの費用を下げる。完全な自動中継装置として構成される場合、本発明のウルトラスモールフォームファクター自動中継装置は、きわめて少量の廃熱を生成し、したがって外部クーリングのなしで船上のケーブル「タンク」またはデッキに格納される。このような特徴は、全体の費用を下げる一方、設備の容易さを強化する。
【００４１】
光学ラインインタフェース
地上の光学ラインインタフェース（「ＯＬＩ」）は、多数の業者からの様々な変更されていない地上のターミナルの製品が海底の増幅されたラインの駆動を可能にする。ＯＬＩは、システムの発射および受容端部の両方で光信号調整および訓練を提供するため、ターミナルの装置および増幅されたラインの間で適合する。加えて、ＯＬＩは、必要とされたライン・モニター、電力供給、および、海底の遠隔通信環境に固有である光サービスチャネル機能を提供する。ＯＬＩおよびターミナルは、図２において示されるＳＬＴＥ １２として役立つ。使われる可能性があるＯＬＩの例は、図面を含むそれらの全体において本願明細書において反復されるように本願明細書に引用したものとする米国特許出願Ｎｏ．１０／６２１，０２８および１０／６２１，１１５において示される。
【００４２】
そのインタフェースの役割において、ＯＬＩは、ターミナルの業者から独立したターミナル装置、調整形式、出射電力、および、海底の増幅されたラインの上でデータをうまく伝達および受信する他の特性を保証する。ＯＬＩは、エンドツーエンドのシステムの信号対雑音比の改善と同じく、色彩分散およびクロス位相変調のように、送信器および受信器の両方におけるライン障害のために光信号を補うことを条件付ける。ラマン増幅は、陸地から第１の自動中継装置までの距離を増加させることによって、システムの信頼性増加させ、費用を下げるためにＯＬＩにおいて提供される可能性があり、このことにより陸地の近くにおける外部からの攻撃の事故を減少させ、一方で、自動中継装置を埋める必要性を同時に除くか、または減少する。
【００４３】
ターミナル
前述のように、本発明の局所の海底システムにおいて使われるターミナル装置は、従来の陸地ラインのターミナル装置であってもよい。多数のタイプの既存のターミナルの装置が使われることができ、システムデザイナーは、その時に最も費用効果的なターミナル装置を購入することができることは本発明の別の態様である。さらに、これはシステム操作者および建設業者がターミナル装置の供給のメンテナンスを避けることを可能にし、このことにより、このビジネスと関連する在庫の費用を減少させる。このように、システムのこの要素は、商品部材であってもよい。現在利用でき、本発明と関連して使用される可能性があるが、これに限定されるものではない商品ベースのターミナルの装置の例は、ノーテル社ＬＨ １６００およびＬＨ４０００、シーメンス社ＭＴＳ ２、シスコ社１５８０８、および、シエナ社ＣｏｒｅＳｔｒｅａｍ長距離輸送製品である。ターミナルの装置はまた、インターネットルート割当てが必要な光学機能として達成されるネットワーク・ルーターであってもよい。さらに、使われるターミナルの装置は、例えばＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ ＡＴＭおよび、ギガビット・イーサネット（登録商標）のような様々な異なるプロトコル標準に適合する可能性がある。
【００４４】
発明のいくつかの実施例において、ターミナルの装置は、従来の陸地ラインのターミナルの装置である必要はない。むしろ、ターミナルの装置は、第三者の業者から入手可能な既存の海底のターミナル装置であってもよい。このような装置は、在庫から利用できる可能性があり、したがって、その時に最も費用効果的なターミナル装置であることがわかる。この既存のターミナル装置は、第三者の業者の自身の海底の伝送システムのためにカスタマイズされ、本発明に対象にされる局所の海底のマーケットのためにカスタマイズされたものではない。
【００４５】
様々な実施例が特に図示されておよび本願明細書において記載されるにもかかわらず、発明の精神および意図された適用範囲から逸脱することなく、発明の修正および変更が上記の教示によって適用され、添付の請求の範囲の中に含まれることはいうまでもない。例えば、本願明細書において記載した方法および設計は、上記の説明において使用される海底の遠隔通信マーケット以外のマーケットにも適用可能である。さらに、この例は、請求項によって適用される発明の修正および変更を制限するために解釈されてはならず、単に起こりうる変化を図示するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一態様による海底の遠隔通信システムの典型的な実施例を表す。
【図２】ケーブル・ステーションの機能ブロック図を表す。
【図１】
2007531476.tif 000003
【図２】
2007531476.tif 000004
【国際調査報告】
2007531476.tif 000005