(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送システム用の分岐ユニット（３０）であって、主分岐（４２）にそれぞれ接続された第１分岐（３８）および第２分岐（４０）を有し、
前記第１分岐（３８）に沿って実質上一方向だけに電流を流すように動作可能な第１方向性電流手段（５４）と、
前記第２分岐（４０）に沿って実質上一方向だけに電流を流すように動作可能な第２方向性電流手段（５８）とを特徴とし、
それによって、使用時に、前記第１分岐から前記第２分岐への電流と、前記第２分岐から前記第１分岐への電流とが実質上防止され、前記第１分岐と前記主分岐との間、ならびに前記第２分岐と前記主分岐との間に同時に電流が伝導することが防止され、
前記第１方向性電流手段と前記第２方向性電流手段が、前記第１分岐から前記第２分岐への電流と、前記第２分岐から前記第１分岐への電流とを、実質上防止することができる、分岐ユニット。
【請求項２】
前記第１分岐から、または前記第２分岐から前記主分岐に電力を供給することができる請求項１に記載の分岐ユニット。
【請求項３】
前記第１分岐が、第１分岐接続点で第１光伝送ケーブルに接続可能であり、好ましくは、前記第２分岐が、第２分岐接続点で第２光伝送ケーブルに接続可能である請求項１または２に記載の分岐ユニット。
【請求項４】
前記第１方向性電流手段が、前記主分岐と前記第１分岐接続点との間に位置し、前記第２方向性電流手段が、前記主分岐と前記第２分岐接続点との間に位置する請求項３に記載の分岐ユニット。
【請求項５】
第１アース接続点が、前記第１分岐接続点と前記第１方向性電流手段との間の前記第１分岐に設けられる請求項４に記載の分岐ユニット。
【請求項６】
前記第１アース接続点が、方向性電流手段を介して前記第１分岐に接続され、該方向性電流手段が使用時に、前記第１分岐とアースとの間の電流を実質上一方向だけに流れるように方向づけられる請求項５に記載の分岐ユニット。
【請求項７】
第２アース接続点が、前記第２分岐接続点と前記第２方向性電流手段との間の前記第２分岐に設けられる請求項４から６のいずれか一項に記載の分岐ユニット。
【請求項８】
前記第２アース接続点が、方向性電流手段を介して前記第２分岐に接続され、該方向性電流手段が使用時に、前記第２分岐とアースとの間の電流が実質上一方向だけに流れるように方向づけられる請求項７に記載の分岐ユニット。
【請求項９】
前記分岐ユニット内の障害を検出する検出手段を含む請求項１から８のいずれか一項に記載の分岐ユニット。
【請求項１０】
前記分岐ユニットに取り付けられたケーブルの障害を検出する検出手段を含む請求項１から９のいずれか一項に記載の分岐ユニット。
【請求項１１】
海底分岐ユニットである請求項１から１０のいずれか一項に記載の分岐ユニット。
【請求項１２】
前記方向性電流手段のうちの１つまたは複数が、固体装置である請求項１から１１のいずれか一項に記載の分岐ユニット。
【請求項１３】
前記方向性電流手段のうちの１つまたは複数が、半導体ダイオードである請求項１から１２のいずれか一項に記載の分岐ユニット。
【請求項１４】
前記方向性電流手段のうちの１つまたは複数が、１ｋＶ超の逆バイアス破壊電圧を有する請求項１から１３のいずれか一項に記載の分岐ユニット。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一項に記載の分岐ユニット（３０）を有し、かつ前記第１分岐（３８）に接続された第１光伝送ケーブル（３２）と、前記第２分岐（４０）に接続された第２光伝送ケーブル（３４）と、前記主分岐に接続された主光伝送ケーブル（３６）と、前記各ケーブルに接続可能であり、前記各ケーブルに取り付けられた電気装置に電力を供給する電力供給機器（４８；５０；５２）とをさらに含む光伝送システム。
【請求項１６】
前記第２光伝送ケーブルに接続可能な前記電力供給機器が、前記主ケーブルに電力を供給するために、前記第１光伝送ケーブルでの障害の検出に応答して、ある電圧から別の電圧に切換可能である請求項１５に記載の光伝送システム。
【請求項１７】
請求項１から１４のいずれか一項に記載の分岐ユニット（３０）の動作方法であって、前記分岐ユニットが通常動作モードおよび障害動作モードを有し、前記第１分岐に障害が発生すると前記分岐ユニットの動作モードが前記通常動作モードから前記障害動作モードに切り替わり、
前記通常動作モードでは、
前記第１分岐（３８）が第１電圧に保持され、前記第１分岐（３８）と前記主分岐（４２）との間の電位差により、電流が前記第１方向性電流手段を通じて流れ、
前記障害動作モードでは、
前記第２分岐（４０）に第２電圧が印加され、その結果前記第２分岐（４０）と前記主分岐（４２）との間に電位差が存在し、前記電位差が、前記第２方向性電流手段（５８）を通じて電流が流れるような方向を有し、
前記第２分岐（４０）に印加される電位のために、前記第１方向性電流手段（５４）をわたる電位差が、かなりの電流が前記第１方向性電流手段（５４）を通じて流れるのに必要な方向と反対の方向であり、その結果前記主分岐（４２）と前記第１分岐（３８）との間に実質上電流が流れず、
それによって前記障害動作モードでは、前記主分岐（４２）中の電流のほぼすべてが、前記第２分岐（４０）に沿って流れ、前記第１分岐（３８）に沿って流れないことを特徴とする方法。
【請求項１８】
前記通常動作モードでは、前記第２分岐が、前記第２分岐と、前記分岐ユニットのアース接続との間に電流が流れるような電圧に保持され、それによって前記第２分岐に接続された電気装置に電力が供給される請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１分岐または前記第２分岐での障害の発生を検出するステップを含む請求項１７または１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１分岐から障害を除去し、その後で、前記第１分岐と、前記分岐ユニットのアース接続との間に電流が流れるように電圧を前記第１分岐に印加し、それによって前記第１分岐に接続された電気装置に電力を供給するステップをさらに含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１分岐または前記第２分岐のどちらに電力供給されているかに応じて、光データ信号が前記第１分岐または前記第２分岐に沿って移動するように、光データ信号が前記分岐ユニットを経由して経路指定される請求項１７から２０のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光伝送システム用の分岐ユニットに関する。より詳細には、本発明は、そのようなシステムおよび分岐ユニットに電力を供給する機器と、その機器の動作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光伝送システムは、ある位置から別の位置にデータを送信するために利用されている。一般に、光伝送システムでは、変調光信号を搬送するために光ファイバが利用される。変調は、送信するデータに従って制御される。
【０００３】
このような伝送システムは高容量を有し、したがって大容量の通信システムにとって魅力的である。このため、とりわけこのような伝送システムは、長距離通信システム、例えば海底通信システムで使用されている。通常、光信号の周期的増幅は、電力供給を必要とする中継器を用いて実施される。
【０００４】
中継器に加えて、光伝送システムには電力を必要とする他の装置も存在する。これには、様々な長さの伝送線や分岐ユニットなど、システムの様々な部分のステータスを示す検出器が含まれる。
【０００５】
システムに電力を供給するためには、光ファイバに沿った導電経路を有することが必要となる。通常、伝導経路は、光ファイバ束の周囲の金属シース導体として設けられる。
【０００６】
所望の大きさの電力供給を実現するために、一般には伝送線の終端で電力供給機器を使用して、終端を特定の電圧に保持し、導体に電力を供給する。一般に、他端では極性が反対の電圧を供給する。
【０００７】
海底光伝送システムの信頼性を高めるために、分岐ユニットが使用されることがある。この分岐ユニットにより、主伝送ケーブル、例えば大陸間伝送ケーブルを２本のランディング伝送ケーブルに接続することが可能となる。浅水であり、陸地が近いと、深水よりもトロール漁船などによる伝送ケーブルに対する損傷が生じる可能性が高くなる。したがって、システムの冗長構成を高めるために、２本のランディングケーブルを使用する。一方のランディングケーブルの故障または障害は、他方のケーブルに沿って主ケーブルへ、及び主ケーブルからデータ信号が経路指定される間に修理することができる。
【０００８】
光伝送システムに関連する電気装置に電力を供給するための電流は、分岐ユニットの第１分岐と主分岐との間、ならびに第２分岐と主分岐との間で伝導可能である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
主ケーブルの導体への過負荷を回避するために、ランディングケーブルの一方からのみ主ケーブルに電力が供給される。しかし、障害がそのランディングケーブルで発生した場合、電力供給が高電圧の性質を有するので、障害を修理するためにはシステムへの電力供給を解除することが必要である。これにより、非常に長期間システムが動作不能となる可能性があり、そのことは望ましくない。第２ランディングケーブルを使用してシステムに電力を供給するためには、第２ランディングケーブルから供給される電力が、例えば第１ランディングケーブルのアース障害に流れるのを回避するために、第１ランディングケーブルを（例えば分岐ユニットで）切断することが必要となる。このような切断は明らかに時間がかかり、分岐ユニットが水面下にある場合は困難である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
したがって本発明は、第１態様で、光伝送システム用の分岐ユニットであって、主分岐にそれぞれ接続された第１分岐および第２分岐と、
第１分岐に沿って実質上一方向だけに電流を流すように動作可能な第１方向性電流手段と、
第２分岐に沿って実質上一方向だけに電流を流すように動作可能な第２方向性電流手段とを有し、
それによって、使用時に、第１分岐から第２分岐への電流と、第２分岐から第１分岐への電流とが実質上防止される分岐ユニットを提供する。このようにして、第１方向性電流手段および第２方向性電流手段は電気バルブとして動作することができ、その結果分岐ユニットに接続されたランディングケーブルに障害が発生した場合、主分岐から切り離した他方の分岐に電流が逆流することなく、電力を代替分岐から主分岐に供給することができる。
【００１１】
ダイオードは方向性電流手段の例である。より一般には、このような手段は例えば、一方向にかなりの電流を流れることを可能にするが、反対方向にはほとんど電流を流さない装置とすることができる。
【００１２】
適切に電力を主分岐、第１分岐、または第２分岐に供給することができ、あるいはそれらから電力を供給できることが好ましい。
【００１３】
第１分岐は、第１分岐接続点で第１光伝送ケーブルに接続可能であることが好ましく、第２分岐は、第２分岐接続点で第２光伝送ケーブルに接続可能であることが好ましい。
【００１４】
第１方向性電流手段は、主分岐と第１分岐接続点との間に位置することが好ましい。同様に、第２方向性電流手段は、主分岐と第２分岐接続点との間に位置することが好ましい。
【００１５】
第１アース接続点は、第１分岐接続点と第１方向性電流手段との間の第１分岐に設けることが好ましい。第１アース接続点を、方向性電流手段を介して第１分岐に接続し、該方向性電流手段が使用時に、第１分岐とアースとの間の電流を実質上一方向だけに流れるように方向づけられることがより好ましい。
【００１６】
第２アース接続点は、第２分岐接続点と第２方向性電流手段との間の第２分岐に設けることが好ましい。第２アース接続点を、方向性電流手段を介して第２分岐に接続し、該方向性電流手段が使用時に、第２分岐とアースとの間の電流が実質上一方向だけに流れるように方向づけられることがより好ましい。
【００１７】
一般に、分岐ユニットは、分岐ユニット内の障害を検出する検出手段を含む。加えて、または別法として、分岐ユニットは、分岐ユニットに取り付けられたケーブルの障害を検出する検出手段を含む。
【００１８】
一般に、分岐ユニットは海底分岐ユニットである。
【００１９】
方向性電流手段のうちの１つまたは複数は、固体装置であることが好ましい。方向性電流手段のうちの１つまたは複数は、ダイオードであることがより好ましい。方向性電流手段のうちの１つまたは複数は、１ｋＶ超の逆バイアス破壊電圧を有することがさらに好ましい。破壊電圧は、恐らく２０ＫＶ程度まで高くすることができる。
【００２０】
本発明は、第２態様では、第１態様による分岐ユニットを有し、かつ第１分岐に接続された第１光伝送ケーブルと、第２分岐に接続された第２光伝送ケーブルと、主分岐に接続された主光伝送ケーブルと、各ケーブルに接続可能であり、各ケーブルに取り付けられた電気装置に電力を供給する電力供給機器とをさらに含む光伝送システムを提供する。
【００２１】
第２光伝送ケーブルに接続可能な電力供給機器は、主ケーブルに電力を供給するために、第１光伝送ケーブルでの障害の検出に応答して、ある電圧から別の電圧に切換可能であることが好ましい。
【００２２】
本発明は、第３態様では、第１態様による分岐ユニットの動作方法であって、分岐ユニットが通常動作モードおよび障害動作モードを有し、
通常モードでは、
第１分岐が第１電圧に保持され、第１分岐と主分岐との間の電位差により、電流が第１方向性電流手段を通じて流れ、
障害モードでは、
第２分岐に第２電圧が印加され、その結果第２分岐と主分岐との間に電位差が存在し、この電位差が、第２方向性電流手段を通じて電流が流れるような方向を有し、
第２分岐に印加される電位のために、第１方向性電流手段間の電位差が、かなりの電流が第１方向性電流手段を通じて流れるのに必要な方向と反対の方向であり、その結果主分岐と第１分岐との間に実質上電流が流れず、
それによって障害モードでは、主分岐中の電流のほぼすべてが、第２分岐に沿って流れ、第１分岐に沿って流れない方法を提供する。
【００２３】
したがって、この分岐ユニットは、第１分岐に障害が発生した場合に、第２分岐を介して主分岐に対する電力を供給することが可能となるように動作可能である。もちろん、通常動作の際に電力が第２分岐を介して主分岐に供給される場合、この分岐ユニットは、第２分岐に障害が発生した場合に第１分岐から主分岐に電力を供給することが可能である。
【００２４】
好ましくは、通常動作モードでは、第２分岐は、第２分岐と、分岐ユニットのアース接続との間に電流が流れるような電圧に保持され、それによって第２分岐に接続された電気装置に電力が供給される。
【００２５】
この方法は、第１分岐または第２分岐での障害の発生を検出するステップを含むことが好ましい。一般に障害はアース障害であるが、本発明は他のタイプの障害、例えばケーブル遮断にも適用可能である。
【００２６】
この方法は、第１分岐からアース障害を除去し、その後で、第１分岐と、分岐ユニットのアース接続との間に電流が流れるように電圧を第１分岐に印加し、それによって第１分岐に接続された電気装置に電力を供給するステップをさらに含むことが好ましい。
【００２７】
第１分岐または第２分岐のどちらに電力供給されているかに応じて、光データ信号が第１分岐または第２分岐に沿って移動するように、光データ信号が分岐ユニットを経由して経路指定されることが好ましい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
次に、添付の図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を単なる例示によって説明する。
【００２９】
図１に、海底光伝送システムとその地上ベース終端の略図を示す。終端１０は、光伝送ケーブル１２に対して光信号入力と電力供給を与える。終端１０は地上１４に配置される。ケーブル１２は、地上から海１６に敷設され、海底１８に敷設される。ケーブル１２は、光信号をケーブルに中継する中継器２０を有する。中継器２０は電力供給が必要であり、その電力供給は、ケーブルの伝導シースを終端１０で電力供給に接続することによって供給される。
【００３０】
深水では、ケーブルが損傷する可能性は低い。しかし浅水２２では、ケーブルは、例えばトロール漁船または錨によって損傷する可能性がある。このため、（深水の）主光伝送ケーブルを２本のランディングケーブルに接続するために、しばしば２重ランディングケーブルが使用される。この接続を行うために分岐ユニットが使用される。両方のランディング（分岐）ケーブルが同時に損傷し、または障害を発生させる可能性は低いので、これにより、システムに幾らかの冗長構成がもたらされる。
【００３１】
本発明の実施形態を図２に示す。図２では、分岐ユニット３０は３つの主な電気端子を有する。それは、第１分岐端子３２、第２分岐端子３４、および主分岐端子３６である。使用の際、これらは、分岐ユニット３０を、それぞれ第１分岐ケーブル（または第１ランディングケーブル）３８、第２分岐ケーブル（または第２ランディングケーブル）４０、および主ケーブル４２に接続する。この分岐ユニットはまた、第１アース端子４４および第２アース端子４６も有する。ケーブルの点線は遠距離を表す。一般に分岐ユニット３０は、端子４８、５０とは異なる大陸上にある可能性がある主端子５２よりも、（一般に約１／１０だけ）端子４８、５０に近い。通常動作では、第１端子４８は、この例では約８ｋＶの正ＤＣ電圧を供給する。主端子５２は、約−８ｋＶの負ＤＣ電圧を供給し、端子４８と５０の間に約１６ｋＶの電位差が生じる。ケーブル導体の抵抗や、電力が供給される各装置（例えば約５０キロメートルの間隔で配置される中継器）間の電圧降下のために、このような高電圧が必要となる。もちろん本発明は、異なる電圧を使用してもやはり動作することができる。
【００３２】
電力供給機器はこの電圧で約１Ａを供給する。この負担は、システム性能を最適にする目的で、ケーブルに沿った中継器および他の装置の定電流要件のために定電流を可能な限り維持することに関するものである。
【００３３】
主ケーブル４２のシア長さにより、かつシステムが端子４２から離れるにつれてほぼ線形に電圧が降下すると仮定することにより、ゼロボルト（０Ｖ）となるシステムの部分がケーブル４２のどこかにあることになる。したがって、通常動作中は、端子３６は正の電圧、一般には数ｋＶを有することになる。
【００３４】
分岐ユニット３０は、４つのダイオード５４、５６、５８、６０を有する。あるいは、任意のスイッチング装置を使用することができ、好ましくは、自動的に動作し、例えば別々の制御信号を必要としないスイッチング装置が使用される。１つは第１分岐ダイオード５４である。通常動作の際には、第１分岐ダイオード５４には順バイアスがかけられ、第１分岐ケーブル３８から主分岐端子３６に電流を通し、主ケーブル４２上に電流を通すことが可能となる。第１接地ダイオード５６には逆バイアスがかけられ、したがってこのときアースとの間に電流は流れない。したがって、電力が端子４８を介して主ケーブル４２に供給される。
【００３５】
その逆バイアス破壊電圧に関する下限は１ｋＶであるが、１０ｋＶであることが好ましい。
【００３６】
通常動作では、端子５０は−８ｋＶに保持される。したがって第２分岐ダイオード５８には逆バイアスがかけられ、電流はこのダイオードを通じて流れない。したがって電流は、ダイオード５８を介してメインケーブル４２に供給されない。これは、ケーブル４２への過負荷を回避する助けになる。中継器と、第２分岐ケーブル４０上に位置する他の装置に電力を供給することが望ましいので、電流が、アースから、順バイアスがかけられた接地ダイオード６０を介して電力供給端子５０に流れることが可能である。これは、逆バイアスがかけられたダイオード５８の分離効果のために、主ケーブルの電力供給に影響を及ぼさない。
【００３７】
図３は、図２に示したのと同じ分岐ユニットおよび光伝送システムであるが、今度は接地障害６２が第１分岐ケーブル３８で発生した場合の概略図を示す。この障害（例えばケーブル中の導体が露出したことによる障害）は、分子水素を生成する可能性があり、この分子水素は光ファイバにとって有害である。したがってできるだけ早く、この障害からの電流、およびこの障害間の電流を防ぐことが重要である。障害を検出した後、端子４８の電圧を０に降下させて電流を停止しなければならない。もちろん本発明は、アース障害以外の障害に対処することができるが、ここではアース障害を例として用いる。
【００３８】
端子４８の電位が降下するため、主端子５２によって主分岐端子３６はわずかに負となる。したがって、ダイオード５４および５６には順バイアスがかけられ、幾らかの電流がアース端子４４のアースから主ケーブル４２に沿って流れることになる。第２分岐ダイオード５８には依然として逆バイアスがかけられ、したがってこのダイオードを通じてほとんど電流は流れない。
【００３９】
主ケーブル４２に対して全電力供給を復元するために、端子５０の電圧を負から正に反転しなければならない。この効果を図４に示す。
【００４０】
図４では、電力供給５０は電圧約＋８ｋＶである。したがって、この時第２接地ダイオード６０には逆バイアスがかけられ、ダイオード６０を通じてほとんど電流は流れない。
【００４１】
この時第２分岐ダイオード５８には順バイアスがかけられ、第２分岐ダイオード５８間の電圧降下が比較的低いので、主分岐端子３６は正となる。電流は、第２分岐ケーブル４０に沿って流れ、第２分岐ダイオード５８を通じて、主ケーブル４２に沿って主端子５２に流れる。
【００４２】
この時主分岐端子３６は正であるので、ダイオード５４および５６には逆バイアスがかけられる。したがってこれらのダイオードを通じてほとんど電流は流れない。主ケーブル４２に対するほぼすべての電力供給は、電力供給５０から到来する。
【００４３】
データ信号は、主ケーブル４２および第２分岐ケーブル４０に沿って経路指定することができる。ケーブル３８での障害は、光伝送システムに沿ったデータフローを妨げることなく修理することができる。
【００４４】
ダイオードは方向性電流手段の例である。より一般には、このような手段は例えば、かなりの電流を一方向に流すが、反対の方向にはほとんど電流を流さない装置とすることができる。
【００４５】
例えばリレーなどのスイッチの代わりに、ダイオードを使用することの利点は、高電圧システムでのダイオードスイッチングがリレースイッチングよりもシステム内の電気的ストレスがずっと小さいことである。加えて、電力経路指定のスイッチングは、複数の第２電力供給５０が反転した後は、ダイオードを用いて、ある意味で自動的である。一方、リレースイッチングは、切り換えるべき各リレーに送られるスイッチコマンドを必要とする。このようなシステムは、ここで説明したダイオードシステムよりも複雑であり、維持するハードウェアが多く、かつ／または故障の危険が増大する。
【００４６】
主ケーブル４２は、その長さのために、その長さ方向のどこかに位置する「仮想アース」を有する。これにより、電力供給端子５２が遮断した場合、または分流障害が主ケーブル４２に沿って発生したときに、冗長構成がもたらされる。
【００４７】
もちろん、主ケーブル４２の他端で同様の分岐ユニットを使用することに障壁はない。その場合主ケーブル４２は、分岐ユニット３０に類似の分岐ユニットを介して２つの分岐ケーブルに分岐することになる。その分岐ユニットでは、ユニットを正常に機能させるために、正アース電極をその分岐ユニットで用いて、ダイオードを反転することが必要となる。
【００４８】
本発明の実施形態を単に例示によって説明した。ここで説明した実施形態の修正形態、別の実施形態、ならびにその修正形態は、当業者にとって明らかであろう。したがって、それらは本発明の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】海底光伝送システムおよびそのランドベース端子の概略図である。
【図２】本発明の実施形態による、光伝送システムの通常動作での分岐ユニットの概略図である。
【図３】図２の分岐ユニットの、第１分岐ケーブルに接地障害がある場合の概略図である。
【図４】図２の分岐ユニットの、電力供給を反転したときの概略図である。
【符号の説明】
１０  終端
１２  光伝送ケーブル
１４  地上
１６  海
１８  海底
２０  中継器
２２  浅水
３０  分岐ユニット
３２  第１分岐端子
３４  第２分岐端子
３６  主分岐端子
３８  第１分岐ケーブル
４０  第２分岐ケーブル
４２  主ケーブル
４４  第１アース端子
４６  第２アース端子
４８、５０  端子
５２  主端子
５４、５６、５８、６０  ダイオード
６２  接地障害
【図１】
0004148730.tif 000002
【図２】
0004148730.tif 000003
【図３】
0004148730.tif 000004
【図４】
0004148730.tif 000005