(57)【要約】  海底通信ネットワークにおける通信のためのシステムおよび方法が開示される。通信システムは分岐装置を備え、光ケーブルセグメントは第１の導体路および第２の導体路と、中継器と、絶縁ループバック回路とを備える。分岐装置は海底通信ネットワークの光幹線ケーブルとケーブルセグメントとの間で光通信データおよび電力の交換を可能とするように構成される。絶縁ループバック回路は、前記第１の導体路を介して光通信データおよび電力を受信し、前記電力の少なくとも一部を前記第２の導体路および分岐装置を介して幹線ケーブルに戻し、前記光通信データを第３の導体路を介して遠隔プラットフォームへ向かわせるよう構成される。
2016504832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光幹線ケーブルを備える海底通信ネットワークで用いられる通信システムであって、分岐装置と、第１の導体路および第２の導体路を備える光ケーブルセグメントと、中継器と、絶縁ループバック回路とを備え、分岐装置は光幹線ケーブルとケーブルセグメントとの間で光通信データおよび電力の交換を可能とするように構成され、絶縁ループバック回路は、前記第１の導体路を介して前記光通信データおよび前記電力を受信し、前記電力の少なくとも一部を前記第２の導体路および分岐装置を介して幹線ケーブルに戻し、前記光通信データを第３の導体路を介して遠隔プラットフォームへ向かわせるよう構成される、通信システム。
【請求項２】
絶縁ループバック回路が、光通信データを前記遠隔プラットフォームから受信し、前記光通信データを前記第２の導体路および分岐装置を介して前記幹線ケーブルへ向かわせるように構成される、請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
絶縁ループバック回路が、前記電力の少なくとも一部を前記第２の導体路および分岐装置を介して幹線ケーブルへ戻すように構成されるブリッジング路を備える、請求項１または２に記載の通信システム。
【請求項４】
第１の導体路および第２の導体路が、二芯導体光ケーブル内に備えられている、請求項１から３のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項５】
分岐装置が、光ケーブルセグメントを光幹線ケーブルに対して接続および切断するように構成されるスイッチを備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項６】
絶縁ループバック回路が海中アースに接続されるように構成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項７】
光ケーブルセグメントが１つまたは複数の副支線を有し、副支線は、光ケーブルセグメントと、前記遠隔プラットフォームとは異なる場所に配置された第２のプラットフォームとの間で光通信データを交換可能とするように構成される分岐装置と、１つまたは複数の中継器と、絶縁ループバック回路とを備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の通信システム。
【請求項８】
光幹線ケーブルを備える海底通信ネットワークにおける通信のための方法であって、
第１の導体路を介して光通信データおよび電力を幹線ケーブルから受信することと、
前記受信した電力の少なくとも一部を第２の導体路を介して幹線ケーブルに戻すことと、
前記受信した光通信データを第３の導体路を介して遠隔プラットフォームへ向かわせることと
を含む、方法。
【請求項９】
光通信データを前記遠隔プラットフォームから受信することと、前記光通信データを前記第２の導体路および分岐装置を介して前記幹線ケーブルへ向かわせることとをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の導体路および前記第２の導体路を光幹線ケーブルに対して接続または切断することをさらに含む、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
絶縁ループバック回路を海中アースに接続することをさらに含む、請求項８から１０のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中通信に関する。
【背景技術】
【０００２】
水中通信ネットワークの一例には、いわゆる海底ネットワークがある。通常、海底ネットワークでは、１つまたは複数の分岐装置が、支線局と海底ネットワークの光バックボーンとの間の接続を提供するように主として構成される支線を生成するために用いられる。海底ネットワークにおいて分岐装置（複数可）を用いる１つの用途は、石油およびガスのプラットフォームまたはステーションから海底バックボーンへの一連の支線を統合することである。海底バックボーンに初期配備後の後の段階で計画外のプラットフォームを接続するために、追加の分岐装置または休止中の分岐装置がバックボーンにおいて挿入されることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、そのような追加の（計画外の）プラットフォームの統合は、問題になることがある。実際に、場合により、ネットワークへ統合されるプラットフォームの正確な場所は、海底バックボーンを建設するときに知られていないことがある。
【０００４】
本明細書で用いられるプラットフォームという用語は、陸上、または海面の上または下の固定または浮動の建造物上の任意の端局を含むと理解されたい。
【０００５】
バックボーンが、たとえば海底に設置された後にバックボーンへ新たなプラットフォームを統合する必要が生じた場合、プラットフォームは初期のバックボーン経路から非常に遠い距離に配置され得るので、そのような統合を行うことは、（信号の減衰または劣化が原因で）大変困難または実質的に不可能にさえなり得る。上述のように、バックボーンへのプラットフォームの統合は、分岐装置をバックボーン上の都合の良い位置に追加し、分岐装置からプラットフォームへ支線を伸ばすことにより、通常は遂行される。しかしながら、そのような支線をプラットフォームへ伸ばす際に制限がある。
【０００６】
そのような制限の１つは、支線に沿って伝播する通信データが通常は減衰することに起因する。知られている海底システムでは、支線は、通常は無中継の構成で設置される。無中継という用語は、通信データの再生成、再形成および／または再増幅のような機能を実施するための中継器が設置されていない海底ケーブルのセグメントを指すものとして、従来技術において知られている。分岐装置から伸びる既知の支線は通常は無中継のため、そのような支線の長さは、支線において搬送される信号の電力が減衰後に許容レベルを維持する距離のみに制限され得る。
【０００７】
さらに、安全上の理由でまたは腐食の問題を観察するために、石油およびガスの用途のために用いられるプラットフォームは、通常は、（特に、たとえば１０ＫＶ程度またはそれより高い、海底通信システムで通常用いられるような高電圧の）高電力供給を受信することが許可されていない。したがって、通信データをプラットフォームに到達可能にするために支線における電力を上昇させる試みは、通常は、そのような安全性または腐食の理由により破棄される。
【０００８】
従来の海底ネットワークの支線は無中継のため、最大の支線の長さは、主にプラットフォームからバックボーンの最初の光増幅器までの光パワーバジェットにより設定される。もちろん、実際の配線設計はより複雑であり、さらなる考慮を要する。
【０００９】
上記の問題の解決方法として、追加の光無中継増幅またはラマンポンピング機構が、プラットフォームから支線の長さを増加させるために用いられ得る。しかしながら、この解決方法は通常、一定の限度に制限されることがあり、および／または長距離の分岐要件に十分でないことがある、信号増幅のある程度の改善をもたらすにすぎない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の一部の実施形態は、光幹線ケーブルを備える海底通信ネットワークで用いられる通信システムであって、分岐装置と、第１の導体路および第２の導体路を備える光ケーブルセグメントと、中継器と、絶縁ループバック回路とを備え、分岐装置は光幹線ケーブルとケーブルセグメントとの間で光通信データおよび電力の交換を可能とするように構成され、絶縁ループバック回路は、前記第１の導体路を介して前記光通信データおよび前記電力を受信し、前記電力の少なくとも一部を前記第２の導体路および分岐装置を介して幹線ケーブルに戻し、前記光通信データを第３の導体路を介して遠隔プラットフォームへ向かわせるよう構成される、通信システムを特徴とする。
【００１１】
一部の特定の実施形態によれば、絶縁ループバック回路が、光通信データを前記遠隔プラットフォームから受信し、前記光通信データを前記第２の導体路および分岐装置を介して前記幹線ケーブルへ向かわせるように構成される。
【００１２】
一部の特定の実施形態によれば、絶縁ループバック回路が、前記電力の少なくとも一部を前記第２の導体路および分岐装置を介して幹線ケーブルへ戻すように構成されるブリッジング路（ｂｒｉｄｇｉｎｇ  ｐａｔｈ）を備える。
【００１３】
一部の特定の実施形態によれば、第１の導体路および第２の導体路が、二芯導体光ケーブル（ｄｕａｌ−ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃａｂｌｅ）内に備えられている。
【００１４】
一部の特定の実施形態によれば、分岐装置が、光ケーブルセグメントを光幹線ケーブルに対して接続および切断するように構成されるスイッチを備える。
【００１５】
一部の特定の実施形態によれば、絶縁ループバック回路が海中アース（ｓｅａ  ｅａｒｔｈ）に接続されるように構成される。
【００１６】
本開示の一部の実施形態は、光幹線ケーブルを備える海底通信ネットワークにおける通信のための方法であって：
−  第１の導体路を介して光通信データおよび電力を幹線ケーブルから受信することと、
−  前記受信した電力の少なくとも一部を第２の導体路を介して幹線ケーブルに戻すことと、
−  前記受信した光通信データを第３の導体路を介して遠隔プラットフォームへ向かわせることと
を含む、方法を特徴とする。
【００１７】
一部の特定の実施形態によれば、方法は、光通信データを前記遠隔プラットフォームから受信することと、前記光通信データを前記第２の導体路および分岐装置を介して前記幹線ケーブルへ向かわせることとをさらに含む。
【００１８】
一部の特定の実施形態によれば、方法は、前記第１の導体路および前記第２の導体路を光幹線ケーブルに対して接続または切断することをさらに含む。
【００１９】
一部の特定の実施形態によれば、方法は、絶縁ループバック回路を海中アースに接続することをさらに含む。
【００２０】
本発明のこれらおよびさらなる特徴と利点とが、以下の説明ならびに特許請求の範囲において添付の図面を用いて、例示であり限定でない目的でより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】海底通信ネットワークに接続された一部の実施形態による通信システムの例示の概略図である。
【図２】一部の実施形態による絶縁ループバック回路の例示の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１に、本開示の一部の実施形態による通信システム２が接続される例示の海底通信ネットワーク１を示す。海底ネットワーク１は、水中で配備済みの海底ネットワークを含む、任意の適切な種類のいずれかでもよい。
【００２３】
海底ネットワーク１は、幹線ケーブル１１と、１つまたは複数の中継器１２とを備えてもよい。幹線ケーブルは、光通信データおよび電力を、幹線ケーブル１１の異なる端部にある一方の端局から他方の端局へ搬送してもよい（端局は図示しない）。１つまたは複数の中継器１２は、光信号の再増幅、再生成および再形成などの機能を、一方の端局から他方へ伝播するときに行って、伝播中の何らかの信号減衰または劣化を補償してもよい。海底ネットワーク１は、本説明の理解に関連がないために図１に図示されない、他の要素およびコンポーネントをさらに備えてもよい。
【００２４】
本開示によれば、通信システム２は、以下に説明されるように、（バックボーンとも呼ばれる）幹線ケーブル１１に沿った任意の場所で、海底ネットワーク１に追加することができる。通信システム２は、幹線ケーブル１１と、本明細書ではプラットフォームと呼ばれる遠隔局３との間で光通信データを交換可能とするように構成される。任意選択で通信システム２は、電力をプラットフォームへ、そのような電力は幹線ケーブル１１で利用可能な電力（電圧）よりかなり低くてもよいが、供給するように構成されてもよい。これは、海底ノードが供給対象のプラットフォームである場合に、特に有益であり得る。
【００２５】
通信システム２は、幹線１１とプラットフォーム３との間で光通信データを交換可能とするように構成される分岐装置２１を備える。分岐装置２１は、幹線ケーブル１１に沿った任意の都合のよい場所に設置されてもよい。実際には、分岐装置２１の場所は、特定の設計に都合のよい場所（たとえばプラットフォーム３に最も近い場所）を有利に選択するために、プラットフォーム３の場所に主に依存し得る。
【００２６】
通信システム２は、第１の導体路２３および第２の導体路２４を備える光ケーブルセグメント２２をさらに備える。光ケーブルセグメントは、一端で分岐装置２１と接続され、他端で絶縁ループバック回路２６と接続される。第１の導体路２３は、光通信データを、幹線ケーブル１１から分岐装置２１を介して絶縁ループバック回路２６へ搬送するように構成されてもよく、第２の導体路２４は、光通信データを、絶縁ループバック回路２６から幹線ケーブル１１へ分岐装置２１を介して搬送するように構成されてもよい。他の構成もまた想定され得る。
【００２７】
絶縁ループバック回路２６は、絶縁ループバック回路２６からプラットフォーム３へ伝播する光通信データが許容レベルを超える減衰または劣化を被ることがないように、プラットフォーム３に十分に近い位置に配置されてもよい。
【００２８】
通信データの起こり得る減衰または劣化に対する許容レベルという用語は、場合により異なり得る。したがって、そのようなレベルは、各用途の特定の要件に従って関連技術の当業者により決定され得る。
【００２９】
光ケーブルセグメント２２の回線に沿って伝播する際の信号減衰および／または劣化を補償するために、通信システム２は、光ケーブルセグメント２２の回線に沿って設置された１つまたは複数の中継器２５をさらに備える。１つまたは複数の中継器２５は、光通信データを含む光信号に対して、再増幅、再生成および再形成などの動作を行うように構成されてもよい。光ケーブルセグメント２２に設置される中継器２５の数は、光通信データが許容範囲の信号品質で絶縁ループバック回路２６に到達することを保証するように、各特定用途の要件に従って決定されてもよい。したがって光ケーブルセグメント２２は、中継器に供給する十分な電力を、その回線に沿って、分岐装置２１から絶縁ループバック回路２６へ搬送してもよい。
【００３０】
絶縁ループバック回路２６は、光通信データを分岐装置２１から第１の導体路２３を介して受信し、前記光通信データをプラットフォーム３へ転送するように構成される。さらに、絶縁ループバック回路２６は、受信した電力を、分岐装置２１へ、したがって幹線ケーブル１１へ第２の導体路２４を介して折り返す（向け直す）ように構成される。絶縁ループバック回路２６の動作を、図２を参照して、さらに詳細に説明することにする。
【００３１】
そして、（信号品質の許容レベルを維持するために第１の導体路を介する伝播に沿って十分に中継された）絶縁ループバック回路２６により受信された光通信データは、後者からプラットフォーム３へ、光ケーブルでもよい導体路２８を経由して転送される。
【００３２】
他方、絶縁ループバック回路２６により受信された電力は、絶縁ループバック回路２６に設けられたループバック路２７を経由して、分岐装置２１へ第２の導体路２４を介して折り返される。
【００３３】
このように、直列接続が、幹線ケーブル１１、分岐装置２１、第１の導体路２３、ループバック路２７と、分岐装置２１および幹線ケーブル１１へと戻る第２の導体路２４の間に設けられる。この直列接続は、光ケーブルセグメントの回線に沿って中継器へ電力を搬送する可能性を与え、同時に、海底ネットワークで利用可能な高電圧からのプラットフォームの絶縁を保証し、それによって作業者の安全性に関するリスクおよび／またはプラットフォームでの腐食に関する問題を回避する。この構成により、光通信データがプラットフォーム３の十分近くまで許容できる信号品質で搬送され、そこからプラットフォーム３へ簡便に転送され得ることもまた保証される。
【００３４】
第１の導体路および第２の導体路が、物理的に、（導電体および光導体を備える）１本の光ケーブルの一部でもよいことに注意されたい。そのような場合、１本の光ケーブルは、光信号をプラットフォームへ向かわせ電力を分岐装置へ折り返すように、絶縁ループバック回路において接続（ｓｐｌｉｃｅｄ）されてもよい。
【００３５】
あるいは、第１の導体路および第２の導体路は、物理的に、（導電体および光導体を各々備える）２本の別々の光ケーブルの一部でもよい。そのような場合、絶縁ループバック回路において第１の導体路から受信された光信号は、プラットフォームへ向けられ、電力は、第１の導体路の導電体から第２の導体路の導電体への電気接続を経由して分岐装置へ折り返される。
【００３６】
好ましくは、光ケーブルセグメント２２は、二芯導体光ケーブルを備える。二芯導体光ケーブルは知られている。そのようなケーブルは、１本のケーブルのみの回線に沿った双方向接続（データおよび電力の両方）を提供する可能性を与える。したがって、本明細書で提案される解決方法における二芯導体光ケーブルを用いる１つの利点は、要求される機能性のために１本のケーブルのみが設置される必要があることであるが、そうしなければ、分岐装置２１から絶縁ループバック回路２６への通信のための１本の光ケーブルと、絶縁ループバック回路２６から分岐装置２１へ戻る通信のためのもう１本の光ケーブルとを設置する必要があることになる。それゆえ、二芯導体光ケーブルを用いることで、ケーブル自体の長さに関するだけでなく船の使用を伴う海での作業にも関する配備コストが、海底に光ケーブルを敷設するための設備および人員の関連コストと共に減少する。
【００３７】
図２に、一部の実施形態による絶縁ループバック回路２６の例示の概略図を示す。ここで再び、本開示の理解に関連する要素のみが示され、絶縁ループバック回路２６が、各特定用途に必要な任意の追加要素を有してもよいことは理解されたい。
【００３８】
図１を参照して述べたように、絶縁ループバック回路２６は、光通信データおよび電力を第１の導体路２３を介して受信し、光通信データおよび電力を第２の導体路２４を介して送信する。第１および第２の導体路２３、２４の各々は、光ファイバーなどのそれぞれの光導体２３１および２４１と、金属線などのそれぞれの導電体２３２および２４２とを備えてもよい。
【００３９】
絶縁ループバック回路２６は、光導波路の任意の種類のものでもよい第１の光伝送路２６１および第２の光伝送路２６２と、金属線などの（図１のループバック路２７の一部である）折り返し導電体２６３とを備えてもよい。
【００４０】
動作中に、絶縁ループバック回路２６は、光信号Ｓｉを分岐装置２１（図１）から（本明細書では第１の入力光導体とも呼ばれる）光導体２３１を介して受信し、電力を分岐装置２１（図１）から（本明細書では入力導電体とも呼ばれる）導電体２３２を介して受信する。絶縁ループバック回路２６により受信されたそのような光信号および電力は、分岐装置から絶縁ループバック回路２６までの第１の導体路２３上で必要な数だけ中継器２５を通過してもよい。
【００４１】
光信号Ｓｉは、プラットフォーム３に入力されることを意図される。これは、光信号Ｓｉを絶縁ループバック回路２６から転送することにより行われる。第１の入力光導体２３１から受信された光信号Ｓｉは、絶縁ループバック回路２６で受信すると、光伝送路２６１を経由して、光信号Ｓｉをプラットフォーム３（図１）へ向けるように構成された第１の出力光導体２７１へ向けられる。分岐装置から絶縁ループバック回路への、および後者からプラットフォームへの、光信号Ｓｉの伝播の方向は、図２に矢印Ａにより示される。
【００４２】
伝播の逆方向に、すなわちプラットフォームから絶縁ループバック回路へおよび後者から分岐装置へ、光信号Ｓｏが、プラットフォーム３（図１）から出力され、第２の入力光導体２７２を介して絶縁ループバック回路２６へ入力される。プラットフォーム３から出力される光信号Ｓｏは、プラットフォーム３に入力された光信号Ｓｉに含まれる波長（複数可）と同じ波長（複数可）を含んでもよい。あるいは、プラットフォーム３から出力される光信号Ｓｏは、プラットフォーム３に入力された光信号Ｓｉに含まれる波長（複数可）と異なる波長（複数可）を含んでもよい。
【００４３】
第２の入力光導体２７２から受信された光信号Ｓｏは、絶縁ループバック回路２６で受信すると、光伝送路２６２を経由して、光信号Ｓｏを分岐装置２１（図１）へ向けるように構成された第２の導体路２４の第２の出力光導体２４１へ向けられる。プラットフォームから絶縁ループバック回路への、および後者から分岐装置への、光信号Ｓｏの伝播の方向は、図２に矢印Ｂにより示される。
【００４４】
このように、プラットフォーム３と幹線（バックボーン）ケーブル１１との間の双方向光伝送が保証される。
【００４５】
既に上述したように、第１の導体路２３はまた、高電力、すなわち数十キロボルトの範囲を搬送し得る導電体２３２を備える。この電力はプラットフォーム３に到達しないことが望ましい。これに関して、絶縁ループバック回路２６は、導電体２３２から受信した電力を折り返すように構成される。これは、導電体２３２上に存在する電力の全部または一部を第２の導体路２４の導電体２４２へブリッジする、絶縁ループバック回路２６内の（図１を参照して説明されたループバック路２７に備えられる）ブリッジング路２６３により実現される。第２の導体路に折り返される電力の量は、受信された電力の一部が、絶縁ループバック回路２６の内部回路を動作させるのに用いるかどうかに依存してもよく、そうされる場合には、電力の一部が折り返される。
【００４６】
このように、高電力が分岐装置２１へ、そして後者から幹線ケーブル１１へ折り返され、したがってプラットフォームは、そのような高電力を受信するリスクから隔離されて維持される。
【００４７】
一部の実施形態では、光ケーブルセグメント（図１では２２）は、自身が１つまたは複数の副支線（ｓｕｂ−ｂｒａｎｃｈ）を有してもよい。たとえば、光ケーブルセグメント２２は、（この場合幹線ケーブルと見なされ得る）光ケーブルセグメント２２と、プラットフォーム３とは異なる場所に配置された別のプラットフォーム（図示せず）との間で光通信データを交換可能にするように構成される、（図示しない）それ自体の回線に沿った分岐装置を有してもよい。そのような場合、副支線は、中継器ならびに絶縁ループバック回路を、図１および図２に関して説明したのと同様に、備えてもよい。
【００４８】
それゆえ、提案された解決方法は、海底ネットワーク１の幹線ケーブルから任意の距離に配置された任意のプラットフォーム３への海底ネットワーク１の中継された拡張を可能とし、したがって、バックボーンの経路設定および設置の際に計画されていなかったプラットフォームの場所へのネットワークの拡張もまた可能とする。
【００４９】
ケーブル損傷および海への短絡のような、光ケーブルセグメントの故障の場合、欠陥のある支線を幹線ケーブル１１から切断あるいは分離し、異なる端局（たとえば図１の分岐装置２１の両端の幹線ケーブル１１）から分岐装置に接続された幹線ケーブル１１の部分を相互接続させて、バックボーンのトラフィックを維持しながら欠陥のある支線の修復を可能にするために、１つまたは複数の電気スイッチが分岐装置２１において使用されてもよい。
【００５０】
そのような場合、分岐装置の１つまたは複数のスイッチは、欠陥のある支線をバックボーンから切断し、海へ接続してもよい。
【００５１】
特許請求された手段に対応する構造のリストが網羅的でないこと、および、等価な構造が本発明の範囲を逸脱することなく列挙された構造の代わりとなり得ることを当業者が理解することに注意されたい。
【００５２】
説明された、および対応する特許請求の範囲に列挙された、本発明の方法のステップの順序は、提示および説明された順序に限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく変更し得ることもまた注意されたい。
【００５３】
本明細書の任意のブロック図は、本発明の原理を具現化する例示の回路の概念図を表すことは当業者に理解されたい。
【図１】
2016504832.tif 000003
【図２】
2016504832.tif 000004
【国際調査報告】
2016504832.tif 000005
2016504832.tif 000006
2016504832.tif 000007