特許 7039111 海底ネットワーク設備及び海底ケーブルシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-11

(45)【発行日】2022-03-22

(54)【発明の名称】海底ネットワーク設備及び海底ケーブルシステム

(51)【国際特許分類】

   H01S 3/10 20060101AFI20220314BHJP

   H04B 10/29 20130101ALI20220314BHJP

   H04B 10/071 20130101ALI20220314BHJP

【ＦＩ】

H01S3/10 D

H04B10/29

H04B10/071

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020547148

(86)(22)【出願日】2019-03-06

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-07-26

(86)【国際出願番号】 CN2019077198

(87)【国際公開番号】W WO2020177101

(87)【国際公開日】2020-09-10

【審査請求日】2020-09-08

(73)【特許権者】

【識別番号】521037097

【氏名又は名称】エイチエムエヌ・テクノロジーズ・カンパニー・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133569

【弁理士】

【氏名又は名称】野村 進

(72)【発明者】

【氏名】王 燕

(72)【発明者】

【氏名】▲許▼ 昌武

(72)【発明者】

【氏名】▲馬▼ 立苹

(72)【発明者】

【氏名】▲楊▼ 礼

【審査官】小澤 尚由

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－０９３２０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２６４１２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０４６１６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１０４４７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ３／１０

Ｈ０４Ｂ １０／２９

Ｈ０４Ｂ １０／０７１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１光ファイバと第２光ファイバとを含む海底ネットワーク設備であって、
第１光増幅ユニットにポンプ光を供給するための少なくとも１つの第１ポンプレーザーと、
前記第１光ファイバに位置して、第１ステーションから第２ステーションへ送信される第１検出光信号を受信し、前記第１検出光信号を増幅させてから出力させるための前記第１光増幅ユニットと、
前記第１光ファイバに位置して、前記増幅後の第１検出光信号が後方レイリー散乱されてから得られる第１反射光信号を受信し、第１反射光信号の一部を前記第２光ファイバに位置する第２光ファイバカプラへ送信させるための第１光ファイバカプラと、
第２光増幅ユニットにポンプ光を供給するための少なくとも１つの第２ポンプレーザーと、
前記第２光ファイバに位置して、前記第２ステーションから前記第１ステーションへ送信される第２データ光信号を増幅させてから前記第２光ファイバカプラを介して出力させるための前記第２光増幅ユニットと、
前記第１光ファイバカプラにより出力される前記第１反射光信号の一部を受信して、前記第１反射光信号の一部を前記第１ステーションの方向に向けて送信させるための前記第２光ファイバカプラと、をさらに含み、
光ファイバ群、ポンプレーザー群、光増幅ユニット群、１次光ファイバカプラ群及び２次光ファイバカプラ群を含み、
前記光ファイバ群は、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとを含み、
前記光増幅ユニット群は、前記第１光増幅ユニットと前記第２光増幅ユニットとを含み、
前記ポンプレーザー群は、前記第１ポンプレーザーと前記第２ポンプレーザーとを含み、
前記１次光ファイバカプラ群は、Ｎ個の１次光ファイバカプラを含み、前記２次光ファイバカプラ群は、Ｎ個の２次光ファイバカプラを含み、前記Ｎは、３以上の整数であり、
前記光ファイバ群は、前記ポンプレーザー群、前記１次光ファイバカプラ群、前記２次光ファイバカプラ群及び前記光増幅ユニット群を接続させ、
前記１次光ファイバカプラ群内の各１次光ファイバカプラの入力ポートには、少なくとも１つのポンプレーザーが接続され、
前記２次光ファイバカプラ群内の各２次光ファイバカプラの出力ポートには、少なくとも１つのエルビウム添加光ファイバ増幅器ＥＤＦＡが接続され、
前記１次光ファイバカプラ群内の各１次光ファイバカプラは、いずれも前記１次光ファイバカプラ群内の他の２つの１次光ファイバカプラに隣接し、
前記２次光ファイバカプラ群内の各２次光ファイバカプラは、いずれも前記２次光ファイバカプラ群内の他の２つの２次光ファイバカプラに隣接し、
前記１次光ファイバカプラ群内の各１次光ファイバカプラの出力ポートは、それぞれ異なる２つの２次光ファイバカプラに接続され、前記異なる２つの２次光ファイバカプラは、１つの２次光ファイバカプラを挟んで配置され、
前記２次光ファイバカプラ群内の各２次光ファイバカプラの入力ポートは、それぞれ異なる２つの１次光ファイバカプラに接続され、前記異なる２つの１次光ファイバカプラは、１つの１次光ファイバカプラを挟んで配置され、
前記ポンプレーザー群内の各ポンプレーザーは、ポンプレーザー光を出射し、
前記１次光ファイバカプラ群内の各１次光ファイバカプラは、受信したポンプレーザー光を結合させて２方路の１次ポンプレーザー光を出力し、前記２方路の１次ポンプレーザー光は、それぞれ前記異なる２つの２次光ファイバカプラに出力され、
前記２次光ファイバカプラ群内の各２次光ファイバカプラは、受信した１次ポンプレーザー光を結合させて少なくとも１方路の２次ポンプレーザー光を前記少なくとも１つのＥＤＦＡに出力する、ことを特徴とする海底ネットワーク設備。

【請求項2】

前記海底ネットワーク設備は、２つの第１ポンプレーザーと、２つの第２ポンプレーザーと、を含み、各前記第１ポンプレーザーは、前記第１光増幅ユニットに５０％のエネルギーを供給し、各第２ポンプレーザーは、前記第２光増幅ユニットに５０％のエネルギーを供給するか、又は、
前記海底ネットワーク設備は、４つの第１ポンプレーザー又は４つの第２ポンプレーザーを含み、各前記第１ポンプレーザーは、前記第１光増幅ユニットに２５％のエネルギーを供給し、各第２ポンプレーザーは前記第２光増幅ユニットに２５％のエネルギーを供給する、ことを特徴とする請求項１に記載の海底ネットワーク設備。

【請求項3】

前記第１光ファイバ及び前記第２光ファイバは、同一光ファイバペアに属するか、又は、前記第１光ファイバ及び前記第２光ファイバは、異なる光ファイバペアに属する、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の海底ネットワーク設備。

【請求項4】

前記第１光増幅ユニット及び前記第２光増幅ユニットは、エルビウム添加光ファイバ増幅器である、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の海底ネットワーク設備。

【請求項5】

前記海底ネットワーク設備は、光中継器である、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の海底ネットワーク設備。

【請求項6】

前記第１光増幅ユニットは、
第１ステーションから第２ステーションへ送信される第１データ光信号を受信し、前記第１データ光信号を増幅させてから出力させることができる、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の海底ネットワーク設備。

【請求項7】

前記第２光増幅ユニットは、
前記第２ステーションから前記第１ステーションへ送信される前記第２データ光信号を受信することができる、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の海底ネットワーク設備。

【請求項8】

前記第１光ファイバカプラは、
前記第１光増幅ユニットから出力される増幅後の第１データ光信号を受信し、前記増幅後の第１データ光信号を前記第２ステーションの方向に向けて送信させることができる、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の海底ネットワーク設備。

【請求項9】

前記第２光ファイバカプラは、
前記第２光増幅ユニットから出力される増幅後の第２データ光信号を受信し、前記増幅後の第２データ光信号を前記第１ステーションの方向に向けて送信させることができる、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の海底ネットワーク設備。

【請求項10】

請求項１～請求項９のいずれか１項に記載の海底ネットワーク設備と、
前記第１光ファイバを介して前記第１検出光信号を前記海底ネットワーク設備に送信させるための前記第１ステーションと、
前記第２光ファイバカプラから、増幅後の第１検出光信号が後方レイリー散乱されてから得られる前記第１反射光信号の一部を受信し、前記第１反射光信号の一部を前記第１ステーションの方向へ送信させるための第１上流海底ネットワーク設備と、を含み、
前記第１ステーションは、前記第１反射光信号の一部を受信し、前記第１反射光信号の一部の強度に基づいて前記少なくとも１つの第１ポンプレーザーに故障したポンプレーザーがあるか否かを判断する、ことを特徴とする海底ケーブルシステム。

【請求項11】

前記少なくとも１つの第１ポンプレーザーに故障したポンプレーザーがあり、
前記海底ケーブルシステムは、
前記海底ネットワーク設備の第１光増幅ユニットから、出力パワーが定格出力パワーよりも小さい第１データ信号光を受信し、前記第１データ信号光に対して利得補償を行い、前記利得補償後の第１データ信号光を前記第２ステーションの方向へ送信させるための第１下流海底ネットワーク設備をさらに含み、
前記定格出力パワーは、前記第１光増幅ユニットが正常に動作する時の出力パワーである、ことを特徴とする請求項１０に記載の海底ケーブルシステム。

【請求項12】

前記第１下流海底ネットワーク設備から、出力パワーが前記定格出力パワーよりも小さい前記利得補償後の第１データ信号光を受信し、前記利得補償後の第１データ信号光に対して追加的な利得補償を行うための第２下流海底ネットワーク設備をさらに含む、ことを特徴とする請求項１１に記載の海底ケーブルシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、光海底ケーブル通信の分野に関し、特に、海底ネットワーク設備及び海底ケーブルシステムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

光海底ケーブル通信システムは、重要な国際通信手段として、その故障による大規模な業務中断が我々の仕事や生活に直接影響を与えるため、迅速かつ正確な故障位置特定には、海底ケーブルシステムの運用及び保守に対して非常に重要な意義がある。光ファイバ海底ケーブル通信システムは、伝送光信号の増幅のために光海底中継器を装備する必要があり、通常の場合、伝送中でのパワー損失が補足されるように、光信号が数十キロメートルの海底ケーブルを介して伝送されるたびに、光信号を光中継器で増幅させる。光信号に対して周期的なパワー補償を行うため、海底ケーブル通信システムの伝送距離は、太平洋を跨いで数万キロメートルに達することができる。現在、比較的成熟した光海底中継器は、利得媒質がエルビウムドープファイバであるエルビウム添加光ファイバ増幅器（ｅｒｂｉｕｍ ｄｏｐｅｄ ｆｉｂｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ、ＥＤＦＡ）技術を基にしたものであり、ＥＤＦＡが正常に動作するとき、ポンプレーザー（Ｐｕｍｐ Ｌａｓｅｒ）でエルビウムドープファイバに励起エネルギーを供給することを必要とする。

【0003】

通常の場合、海底ケーブルにおける光ファイバはペアの方式で存在し、各海底ケーブル通信システムの陸上端局において、ペアになる光ファイバのうち、一方の光ファイバ（上り光ファイバ）は光信号を先方の陸上端局に送信し、他方の光ファイバ（下り光ファイバ）は先方の陸上端局からの光信号を受信する。同様に、各光海底中継器は、一般にペアになる光信号増幅ユニットも含み、２つの光増幅ユニット（ＯＡ）は、それぞれ上り光ファイバ及び下り光ファイバで伝送される光信号を増幅させる。ポンプレーザーの失效により、光中継器が正常に動作することができなくなる。光中継器の信頼性を高めるために、通常は、中継器は１つのファイバペアと２つのポンプ冗長性バックアップ（シングルファイバペア２×２保護）を採用し、すなわち２本のポンプレーザーからの出力は、１本の２×２ ３ｄＢカプラによって結合された後、５０％：５０％の割合で１つのファイバペアの２方路の光増幅ユニットにそれぞれ送られる。このように、各ポンプレーザーは、各方路の増幅器にポンプエネルギーを半分ずつ供給し、そのうちの１本のポンプレーザーが失效した場合でも、２方路の増幅器は十分に高い出力パワーを維持できるため、下流側の光中継器の入力パワーは依然として正常な動作範囲内にあり、システム業務がポンプの失效により中断されることはない。

【0004】

現在、海底ケーブル通信システムの水中部分に対する監視方法の１つとして、コヒーレント光時間領域反射測定（ＣＯＴＤＲ）技術が用いられており、上りリンクに入射された検出光信号の後方レイリー散乱及び／又は反射光信号が下りリンクに結合されて、下り光ファイバに沿って伝送されるとともに、光中継器を通過する際に下り方向における光増幅ユニットによって増幅されるように、中継器の内部で各ペアの光ファイバ間にループバック経路を設けるのである。しかし、既存の光海底ケーブル通信システムのＣＯＴＤＲによる光信号のループバック方法は、中継器の故障を適時に検出することができないか、又は光中継器の雑音指数が劣化して、伝送性能が劣化する。

【発明の概要】

【0005】

上記問題点に鑑みて、本願に係る実施例は、光海底中継器の故障を適時かつ正確に検出するとともに、光中継器の低雑音指数及び海底ケーブルシステムの伝送品質を保証でき、設備の保守コストを低減することができる海底ネットワーク設備及び海底ケーブルシステムを提供する。

【0006】

第１態様では、本願の実施例は、第１光ファイバと第２光ファイバとを含む海底ネットワーク設備を提供し、当該設備は、
第１光増幅ユニットにポンプ光を供給するための少なくとも１つの第１ポンプレーザーと、
前記第１光ファイバに位置して、第１ステーションから第２ステーションへ送信される第１検出光信号を受信し、前記第１検出光信号を増幅させてから出力させるための前記第１光増幅ユニットと、
前記第１光ファイバに位置して、前記増幅後の第１検出光信号が後方レイリー散乱されてから得られる第１反射光信号を受信し、第１反射光信号の一部を前記第２光ファイバに位置する第２光ファイバカプラへ送信させるための第１光ファイバカプラと、
第２光増幅ユニットにポンプ光を供給するための少なくとも１つの第２ポンプレーザーと、
前記第２光ファイバに位置して、前記第２ステーションから前記第１ステーションへ送信される第２データ光信号を増幅させてから前記第２光ファイバカプラを介して出力させるための前記第２光増幅ユニットと、
前記第１光ファイバカプラから出力される前記第１反射光信号の一部を受信して、前記第１反射光信号の一部を前記第１ステーションの方向に向けて送信させるための前記第２光ファイバカプラと、をさらに含む。

【0007】

第１態様の第１の可能な実施形態において、当該海底ネットワーク設備は、光ファイバ群、ポンプレーザー群、光増幅ユニット群、１次光ファイバカプラ群及び２次光ファイバカプラ群を含み、
前記光ファイバ群は、前記第１光ファイバと前記第２光ファイバとを含み、
前記光増幅ユニット群は、前記第１光増幅ユニットと前記第２光増幅ユニットとを含み、
前記ポンプレーザー群は、前記第１ポンプレーザーと前記第２ポンプレーザーとを含み、
前記１次光ファイバカプラ群は、Ｎ個の１次光ファイバカプラを含み、前記２次光ファイバカプラ群は、Ｎ個の２次光ファイバカプラを含み、前記Ｎは、３以上の整数であり、
前記光ファイバ群は、前記ポンプレーザー群、前記１次光ファイバカプラ群、前記２次光ファイバカプラ群及び前記光増幅ユニット群を接続させ、
前記１次光ファイバカプラ群内の各１次光ファイバカプラの入力ポートには、少なくとも１つのポンプレーザーが接続され、
前記２次光ファイバカプラ群内の各２次光ファイバカプラの出力ポートには、少なくとも１つのエルビウム添加光ファイバ増幅器ＥＤＦＡが接続され、
前記１次光ファイバカプラ群内の各１次光ファイバカプラは、いずれも前記１次光ファイバカプラ群内の他の２つの１次光ファイバカプラに隣接し、
前記２次光ファイバカプラ群内の各２次光ファイバカプラは、いずれも前記２次光ファイバカプラ群内の他の２つの２次光ファイバカプラに隣接し、
前記１次光ファイバカプラ群内の各１次光ファイバカプラの出力ポートは、それぞれ異なる２つの２次光ファイバカプラに接続され、前記異なる２つの２次光ファイバカプラは、１つの２次光ファイバカプラを挟んで配置され、
前記２次光ファイバカプラ群内の各２次光ファイバカプラの入力ポートは、それぞれ異なる２つの１次光ファイバカプラに接続され、前記異なる２つの１次光ファイバカプラは、１つの１次光ファイバカプラを挟んで配置され、
前記ポンプレーザー群内の各ポンプレーザーは、ポンプレーザー光を出射し、
前記１次光ファイバカプラ群内の各１次光ファイバカプラは、受信したポンプレーザー光を結合させて２方路の１次ポンプレーザー光を出力させ、前記２方路の１次ポンプレーザー光は、それぞれ前記異なる２つの２次光ファイバカプラに出力され、
前記２次光ファイバカプラ群内の各２次光ファイバカプラは、受信した１次ポンプレーザー光を結合させて少なくとも１方路の２次ポンプレーザー光を前記少なくとも１つのＥＤＦＡに出力させる。

【0008】

第１態様及び第１態様の第１の可能な実施形態を参照すれば、第１態様の第２の可能な実施形態において、当該海底ネットワーク設備は、前記海底ネットワーク設備は、２つの第１ポンプレーザーと、２つの第２ポンプレーザーと、を含み、各前記第１ポンプレーザーは、前記第１増幅ユニットに５０％のエネルギーを供給し、各第２ポンプレーザーは、前記第２増幅ユニットに５０％のエネルギーを供給するか、又は、
前記海底ネットワーク設備は、４つの第１ポンプレーザー又は４つの第２ポンプレーザーを含み、各前記第１ポンプレーザーは、前記第１増幅ユニットに２５％のエネルギーを供給し、各第２ポンプレーザーは、前記第２増幅ユニットに２５％のエネルギーを供給し、すなわち、４本のポンプレーザーの出力が結合ユニットによって結合された後、２つのファイバペアの４方路の光増幅ユニットに出力され、各ポンプレーザーは、各方路の増幅器にそれぞれ４分の１のポンプエネルギーを供給し、その場合、そのうちの１つのポンプが失效した場合、システム光信号対雑音比への影響がより小さくなる。

【0009】

第１態様及び第１態様の第１から第２の可能な実施形態を参照すれば、第１態様の第３の可能な実施形態において、前記第１光ファイバ及び前記第２光ファイバは、同一光ファイバペアに属するか、又は、前記第１光ファイバ及び前記第２光ファイバは、異なる光ファイバペアに属する。

【0010】

第１態様及び第１態様の第１から第３の可能な実施形態を参照すれば、第１態様の第４の可能な実施形態において、前記第１光増幅ユニット及び前記第２光増幅ユニットは、エルビウム添加光ファイバ増幅器である。

【0011】

第１態様及び第１態様の第１から第４の可能な実施形態を参照すれば、第１態様の第５の可能な実施形態において、前記海底ネットワーク設備は、光中継器である。

【0012】

第１態様及び第１態様の第１から第５の可能な実施形態を参照すれば、第１態様の第６の可能な実施形態において、前記第１光増幅ユニットは、
第１ステーションから第２ステーションへ送信される第１データ光信号を受信し、前記第１データ光信号を増幅させてから出力させることができる。

【0013】

第１態様及び第１態様の第１から第６の可能な実施形態を参照すれば、第１態様の第７の可能な実施形態において、前記第２光増幅ユニットは、
前記第２ステーションから前記第１ステーションへ送信される前記第２データ光信号を受信することができる。

【0014】

第１態様及び第１態様の第１から第７の可能な実施形態を参照すれば、第１態様の第８の可能な実施形態において、前記第１光ファイバカプラは、
前記第１光増幅ユニットから出力される増幅後の第１データ光信号を受信し、前記増幅後の第１データ光信号を前記第２ステーションの方向に向けて送信させることができる。

【0015】

第１態様及び第１態様の第１から第８の可能な実施形態を参照すれば、第１態様の第９の可能な実施形態において、前記第２光ファイバカプラは、
前記第２光増幅ユニットから出力される増幅後の第２データ光信号を受信し、前記増幅後の第２データ光信号を前記第１ステーションの方向に向けて送信させることができる。

【0016】

第２態様では、本願の実施例は、第１態様及び第１態様のいずれの実施形態に記載の海底ネットワーク設備を含む海底ケーブルシステムを提供し、当該システムは、
前記第１光ファイバを介して前記第１検出光信号を前記海底ネットワーク設備に送信させるための前記第１ステーションと、
前記第２光ファイバカプラから、前記増幅後の第１検出光信号が後方レイリー散乱されてから得られる前記第１反射光信号の一部を受信し、前記第１反射光信号の一部を前記第１ステーション方向へ送信させるための第１上流海底ネットワーク設備と、をさらに含み、
前記第１ステーションは、前記第１反射光信号の一部を受信し、前記第１反射光信号の一部の強度に基づいて前記少なくとも１つの第１ポンプレーザーに故障したポンプレーザーがあるか否かを判断する。

【0017】

第２態様の第１の可能な実施形態において、前記少なくとも１つの第１ポンプレーザーに故障したポンプレーザーがあり、前記海底ケーブルシステムは、
前記海底ネットワーク設備の第１光増幅ユニットから、出力パワーが定格出力パワーよりも小さい第１データ信号光を受信し、前記第１データ信号光に対して利得補償を行い、前記利得補償後の第１データ信号光を前記第２ステーションの方向へ送信させるための第１下流海底ネットワーク設備をさらに含み、
前記定格出力パワーは、前記第１光増幅ユニットが正常に動作する時の出力パワーである。

【0018】

第２態様及び第２態様の第１の可能な実施形態を参照すれば、第２態様の第２の可能な実施形態において、前記海底ケーブルシステムは、
前記第１下流海底ネットワーク設備から、出力パワーが前記定格出力パワーよりも小さい前記利得補償後の第１データ信号光を受信し、前記利得補償後の第１データ信号光に対して追加的な利得補償を行うための第２下流海底ネットワーク設備をさらに含む。

【0019】

本願の実施例にかかる海底ネットワーク設備及び海底ケーブルシステムでは、上り光ファイバ上の光増幅ユニットの出力端と下り光ファイバ上の光増幅ユニットの出力端とが接続されており、上り光ファイバ上の光増幅ユニットと下り光ファイバ上の光増幅ユニットは、それぞれ異なるポンプレーザーを使用してポンプ光を供給し、１つの光増幅ユニットが失效した後、ステーションから送信される検出光信号は、後方レイリー散乱されてから別の光増幅ユニットが位置する光ファイバにループバックされるとともに、ステーションに伝送されて戻る。２つの光増幅ユニットがポンプレーザーを共有しないため、失效していない光増幅ユニットは、検出光信号のパワーに対して利得補償を行わず、ステーションがポンプレーザーの故障を迅速に検出することができ、それにより光中継器の故障を適時に位置特定して修復し、業務中断時間が短縮される。

【図面の簡単な説明】

【0020】

本願の実施例又は既存の技術における技術的解決手段をより明確に説明するために、以下、背景技術及び実施例の説明に必要な図面に対して簡単に説明する。以下の図面に説明されるものは本願の一部の実施例にすぎず、当業者であれば、創造的な労働を付与しなくても、これらの図面に基づいて他の図面又は実施例を取得することもでき、本願は、これらの派生された図面又は実施例のすべてをカバーすることを意図している。

【0021】

【図1】本願の実施例にかかる海底ケーブル通信システムの構造概略図である。

【図2】本願の実施例にかかる光中継器の構造概略図である。

【図3】本願の実施例にかかる海底ネットワーク設備の構造概略図である。

【図4】本願の実施例にかかる別の海底ネットワーク設備の構造概略図である。

【図5】本願の実施例にかかる別の海底ネットワーク設備の構造概略図である。

【図6a】本願の実施例にかかる海底通信システムの海底ネットワーク設備が故障した概略図である。

【図6b】本願の実施例にかかる海底通信システムの海底ネットワーク設備が故障した状態と正常な状態での検出曲線を比較した概略図である。

【図7】本願の実施例にかかる別の海底ネットワーク設備の構造概略図である。

【図8】本願の実施例にかかる光海底中継器の斜視構造図である。

【図9】本願の実施例にかかる光海底中継器の平面展開図である。

【図10】本願の実施例にかかる海底ネットワークシステムの構造概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本願の実施例は、光海底中継器の故障を適時かつ正確に検出するとともに、光中継器の低雑音指数及び伝送品質を保証でき、設備の保守コストを低減することができる海底ネットワーク設備を提供する。

【0023】

本願の明細書、特許請求の範囲及び上記の図面における用語「第１」、「第２」、「第３」、「第４」など（存在する場合）の用語は、類似の対象を区別するために使用されるものであり、特定の順序又は先後順を記述するために使用されるものではない。このように使用されるデータは、本明細書に記載の実施例が図示又は記載以外の順序で実施され得るように、必要に応じて、交換され得る。さらに、「含む」及び「有する」並びにそれらの任意の変形による用語は、非排他的な包含を意図しており、例えば、一連のステップ又はユニットを含むプロセス、方法、システム、製品又は設備は、必ずしも明確に列挙されたそれらのステップ又はユニットに限定されるものではなく、明確に列挙されていないか又はそれらのプロセス、方法、製品又は設備に固有の他のステップ又はユニットを含み得る。

【0024】

本願は、光海底ケーブル通信技術の分野に関し、具体的には、光中継増幅光ファイバリンクがＣＯＴＤＲ監視信号を伝送する光学構造に関するものである。

【0025】

光海底ケーブル通信システムは、重要な国際通信手段として、その故障による大規模な業務中断は我々の仕事や生活に直接影響を与えるため、迅速かつ正確な故障位置特定には、海底ケーブルシステムの運用及び保守に対して非常に重要な意義がある。典型的な海底ケーブル通信システムの構造は図１に示されており、海底ケーブル通信システム１００は、一般に、ＳＬＴＥ（Ｓｕｂｍａｒｉｎｅ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ、光海底通信用端局装置）１１０、ＣＯＴＤＲ（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ、コヒーレント光時間領域反射測定計）１２０、光中継器１３０、ＣＯＴＤＲ１４０、ＳＬＴＥ１５０等を含み、光ファイバ海底ケーブルは、光ファイバ１６０（上り）と光ファイバ１７０（下り）とを含み、図１ａの点線部分は、海底ケーブル通信システム１００に通常複数の光中継器１３０が含まれることを表す。通常の場合、伝送中でのパワー損失が補足されるように、光信号が数十キロメートルの海底ケーブルを介して伝送されるたびに、光信号を光中継器で増幅させる。光信号の周期的なパワー補償により、海底ケーブル通信システムの伝送距離は、太平洋を跨いで、数万キロメートルに達することができる。

【0026】

海底ケーブルにおける光ファイバはペアの方式で存在し、各海底ケーブル通信システムの陸上端局において、ペアになる光ファイバのうち、一方の光ファイバ（上り光ファイバ１６０）は光信号を先方の陸上端局に送信し、他方の光ファイバ（下り光ファイバ１７０）は先方の陸上端局からの光信号を受信する。同様に、各光海底中継器は、一般にペアになる光信号増幅ユニットも含み、２つの光信号増幅ユニットはそれぞれ光ファイバ１６０（上り）及び光ファイバ１７０（下り）で伝送される光信号を増幅させる。光信号増幅ユニットには、一定波長（通常は９８０ｎｍ）のポンプレーザーが装備され、ポンプ光のエネルギーを信号光のエネルギー９に変換することにより光信号の増幅を実現する。

【0027】

ポンプレーザーの失效により、光中継器が正常に動作することができなくなる。光中継器の信頼性を高めるために、通常は、中継器は１つのファイバペアと２つのポンプ冗長性バックアップ（シングルファイバペア２×２保護）を採用する。図２に示すように、ポンプユニット２０３の２本のポンプレーザーからの出力は、１本の２×２ ３ｄＢカプラ２０６によって結合された後、５０％：５０％の割合で１つのファイバペアの光増幅ユニット２０１と光増幅ユニット２０２とにそれぞれ送られる。このように、各ポンプレーザーは、各方路の増幅器にポンプエネルギーを半分ずつ供給し、そのうちの１本のポンプレーザーが失效した場合でも、２方路の増幅器は十分に高い出力パワーを維持できるため、下流側の光中継器の入力パワーは依然として正常な動作範囲内にあり、システム業務がポンプの失效により中断されることはない。業界では、中継器の設計において、２つのファイバペアと４つのポンプ冗長性バックアップ（２つのファイバペア４×４保護）を採用することもあり、すなわち、４本のポンプレーザーの出力は、結合ユニットによって結合された後、２つのファイバペアの４方路の光増幅ユニットに出力され、各ポンプレーザーは、各方路の増幅器にポンプエネルギーを４分の１ずつ供給し、この場合、そのうちの１つのポンプの失效が、システム光信号対雑音比に対する影響がより小さくなる。

【0028】

海底ケーブルシステムは、その特殊性により、各スパンで独立的に測定可能な陸上の光ファイバ通信システムとは異なり、陸上端局ではリンク全般を一体としてのみ測定することができる。現在、海底ケーブル通信システムの水中部分に対する監視方法の１つとして、コヒーレント光時間領域反射率測定（ＣＯＴＤＲ）技術が用いられており、すなわち、光ファイバに１つの検出光パルス信号を出射し、光パルスが光ファイバで伝送される際に、光ファイバに沿って後方レイリー散乱光が絶え間なく生成される。コネクター、機械的接続、破断又は光ファイバの終端箇所では反射が発生する。後方レイリー散乱光及び反射光の一部は、光ファイバに沿って逆方向へ伝送されて出射端に戻り、ＣＯＴＤＲ計器の検出器によって受信され、受信された光パルスの強弱の変化から光海底ケーブルと中継器との動作状態を判断することができる。しかしながら、性能の最適化の必要により、一般には光増幅ユニットの内部にアイソレータを用いる必要がある。アイソレータの特性は、それを正方向に通過する光信号のフェーディングが非常に小さいが、それを逆方向に通過する光信号の減衰は非常に大きいことであるため、正方向に伝送される光信号のみが光中継器によって増幅され、逆方向に伝送される光信号は遮断される。この場合、ユーザが陸上端局でＣＯＴＤＲ計器を用いて海底ケーブルシステムの水中部分を監視する場合、例えば上りリンクにＣＯＴＤＲ検出光パルスを入力すると、当該検出光パルスは上り光ファイバに沿って正常的に伝送され、かつ光中継器を通過する際に上り方向光増幅ユニットによって増幅されるが、検出光パルスの後方散乱又は反射光信号は各光増幅ユニットのアイソレータによって遮断されて、逆方向に伝送されて陸上端局に戻ることができず、ＣＯＴＤＲ計器が検出光信号を受信できなくなる。したがって、海底ケーブルシステムにおいてＣＯＴＤＲ技術を用いて水中の設備を監視することができるようにするために、上りリンクに入射された検出光信号の後方レイリー散乱及び／又は反射光信号が下りリンクに結合されて下り光ファイバに沿って伝送されるとともに、光中継器を通過する際に下り方向光増幅ユニットによって増幅されることができるように、中継器内部の各ペアの光ファイバ間の結合接続を実現する必要がある、すなわちループバック経路を設けられなければならない。

【0029】

本願に係る実施例の目的は、既存の光海底ケーブル通信システムのＣＯＴＤＲ光信号のループバック方案が、光中継器の低雑音指数と、ポンプレーザーの経年劣化や失效を検出することとを両立できないという問題を解決するためのことである。本願は、海底ネットワーク設備に対して、具体的には、水中の光中継器設備におけるポンプレーザーに対して経年劣化、失效の検出を行うことができるＣＯＴＤＲ光信号のループバック方案を提供するものである。当該方案は、光中継器の光増幅ユニットの出力端にカプラを付加するだけであるため、光中継器の雑音指数の劣化を招くことはなく、当該方案によって、ポンプレーザーの経年劣化や失效の問題を検出し、適時に光中継器の故障を位置特定できる。

【0030】

図３に示すように、本願に係る実施例は、光中継増幅光ファイバリンクの光中継器内部の各光増幅ユニットの出力端に１つの３ポートカプラを付加することにより、ＣＯＴＤＲ後方散乱光信号のｏｕｔ ｔｏ ｏｕｔ（出力ポートから出力ポートへ）結合ループバック経路を実現する。具体的には、図３の光中継器ｋ３００（ＲＰＴ ｋ）を例として、そのうちの１つの光ファイバ３１１の上り方向光増幅ユニット３０３の出力端カプラ３０６と光ファイバ３１２の下り方向光増幅ユニット３０４の出力端カプラ３０７との検出ポートを互いに接続させて、ＣＯＴＤＲ後方散乱光信号のｏｕｔ ｔｏ ｏｕｔ結合ループバック経路を形成する。上り方向では、光増幅ユニット３０３から出力される光は、後方レイリー散乱作用によってＣＯＴＤＲ後方散乱光信号３１０を生成し、ＣＯＴＤＲ後方散乱光信号３１０の一部の光信号はカプラ３０６を介してカプラ３０７にループバックされ、カプラ３０７は下り方向光増幅ユニット３０４の出力端に接続されている。ここで、光ファイバ３１１及び光ファイバ３１２は同一の光ファイバペアに属してもよく、異なる光ファイバペアに属してもよいが、光ファイバ３１１の上り方向における光増幅ユニット３０３と光ファイバ３１２の下り方向における光増幅ユニット１０４との間にはポンプ冗長性バックアップ関係が存在しないことが要求される。すなわち、光増幅ユニット３０３及び光増幅ユニット３０４にエネルギーを供給するポンプ光は、全く異なる２つのセットのポンプレーザーからのものであることが要求される。図３において、ポンプレーザー３０１及びポンプレーザー３０２は、カプラ３０５を介して光増幅ユニット３０３にエネルギーを供給し、ポンプレーザー３０８及びポンプレーザー３０９は光増幅ユニット３０４にエネルギーを供給する。

【0031】

図４に示すように、本願に係る実施例は、別の海底ネットワーク設備を提供し、当該海底ネットワーク設備は、１つの光中継器であってもよい。光中継器４００では、ＣＯＴＤＲ後方散乱光信号のｏｕｔ ｔｏ ｏｕｔ結合ループバック経路が形成されるように、第１光ファイバペアの上り方向光増幅ユニット４０１の出力端カプラ４０２の検出ポートと第２光ファイバペアの下り方向光増幅ユニット４１２の出力端カプラ４１０の検出ポートとが互いに接続されている。そして、第１光ファイバペアの上り方向光増幅ユニット４０１及び下り方向光増幅ユニット４０３には、同一セットの冗長性バックアップのポンプレーザーによってポンプ光エネルギーが供給され、当該同一セットの冗長性バックアップのポンプレーザーの数は、２つ又は２つ以上であってもよい。図４において、ポンプレーザー４０５、ポンプレーザー４０６、ポンプレーザー４０７及びポンプレーザー４０８によって形成されたワンセットの冗長性バックアップのポンプレーザーは、光増幅ユニット４０１及び光増幅ユニット４０３にエネルギーを供給する。第２光ファイバペアの上り方向光増幅ユニット４０９及び下り方向光増幅ユニット４１２には、別のセットのポンプレーザーによってポンプ光エネルギーが供給される。図４において、ポンプレーザー４１７、ポンプレーザー４１８、ポンプレーザー４１９及びポンプレーザー４２０によって形成された別のセットの冗長性バックアップのポンプレーザーは、光増幅ユニット４０９及び光増幅ユニット４１２にポンプ光エネルギーを供給する。上り光ファイバ４１３では、光増幅ユニット４０１から出力される光は、後方レイリー散乱作用によってＣＯＴＤＲ後方散乱光信号を生成し、ＣＯＴＤＲ後方散乱光信号の一部の光信号はカプラ４０２を介してカプラ４１０にループバックされ、カプラ４１０は下り光ファイバ４１６の光増幅ユニット４１２の出力端に接続されている。上り光ファイバ４１５では、光増幅ユニット４０９から出力される光は、後方レイリー散乱作用によってＣＯＴＤＲ後方散乱光信号を生成し、ＣＯＴＤＲ後方散乱光信号の一部の光信号はカプラ４１１を介してカプラ４０４にループバックされ、カプラ４０４は下り光ファイバ４１４の光増幅ユニット４０３の出力端に接続されている。同様に、下り光ファイバ４１４では、光増幅ユニット４０３から出力される光は、後方レイリー散乱作用によってＣＯＴＤＲ後方散乱光信号を生成し、ＣＯＴＤＲ後方散乱光信号の一部の光信号はカプラ４０４を介してカプラ４１１にループバックされ、カプラ４１１は上り光ファイバ４１５の光増幅ユニット４０９の出力端に接続されている。下り光ファイバ４１６では、光増幅ユニット４１２から出力される光は、後方レイリー散乱作用によってＣＯＴＤＲ後方散乱光信号を生成し、ＣＯＴＤＲ後方散乱光信号の一部の光信号はカプラ４１０を介してカプラ４０２にループバックされ、カプラ４０２は下り光ファイバ４１３の光増幅ユニット４０１の出力端に接続されている。

【0032】

本願の実施例に係る光中継器では、２つの異なるファイバペアに属する上り、下り光ファイバリンク間にＣＯＴＤＲ後方散乱光信号のｏｕｔ ｔｏ ｏｕｔ結合ループバック経路を確立するとともに、ＣＯＴＤＲ結合ループバック経路を確立する上り、下り方向光増幅ユニット間にはポンプ冗長性バックアップ関係が存在しないようにする。

【0033】

図５は、本願の実施例に係る別の海底ネットワーク設備の構造図である。当該海底ネットワーク設備は、光中継器であってもよく、図５における光中継器５００は、５つの光ファイバペアを含み、当業者であれば、光ファイバペアの数は必要に応じて調整し得ることを知ることができる。ここで、ＣＯＴＤＲ後方散乱光信号の結合ループバック経路は、光中継器５００において同一のファイバペアの上り、下り方向における光増幅ユニットの出力端カプラの検出ポート同士が接続されてｏｕｔ ｔｏ ｏｕｔループバックが形成されるものである。本願の実施例に係るポンプ冗長性バックアップは、直交設計方案を採用し、ポンプレーザー５０１－５０２、５０９－５１０、５１７－５１８、５２５－５２６、５３３－５３４、５３９－５４０、第１次光ファイバカプラ５０３、５１１、５１９、５２７、５３５、５４１、第２次光ファイバカプラ５０４、５１２、５２０、５２８、５３６、５４２、及びエルビウム添加光ファイバ増幅器５０５、５０８、５１３、５１５、５２１、５２４、５２９、５３２、５３７、５４４からなる。ポンプレーザーの数は、エルビウム添加光ファイバ増幅器の数と同一である。図５において、ポンプレーザー５０１、５４０は、その拡張性、すなわち本願の実施例にかかる構造に加えてより多くの光ファイバペアを増加することができることを具現化するために、点線で示される。光中継器５００は、図５に示す５つのファイバペアのみを含む場合、ポンプレーザー５０１とポンプレーザー５４０とは存在せず、ポンプレーザー５３９とポンプレーザー５０２とが直接カプラを介して接続される。２つのポンプレーザーがワンセットとなり、出射された２方路のポンプレーザー光は、第１次２×２ ３ｄＢ光ファイバカプラ（カプラ５０３、５１１、５１９、５２７、５３５、５４１）によって結合されてから、２方路の第１次ポンプ光が出力され、各方路の第１次ポンプ光は、それぞれ２本のポンプレーザーの５０％の光エネルギーを含む。例えば、ポンプレーザー５１７とポンプレーザー５１８とのポンプ光は、カプラ５１９に入力されてから、カプラ５１９からカプラ５１２及び５２８にそれぞれ５０％ずつ出力される。ワンセット（２本）のポンプレーザー５１７及び５１８のポンプ光は、第１次カプラ５１９によって分光された後、第２次２×２ ３ｄＢカプラ５２８により、別のセットからのポンプレーザー５３３及び５３４が第１次カプラ５３５によって分光された後のポンプ光と結合されてから、２方路の第２次ポンプ光として出力され、各方路の第２次ポンプ光は、それぞれ４本のポンプレーザーの２５％の光エネルギーを含む。各方路の第２次ポンプ光は、１方路のＥＤＦＡモジュールにエネルギーを供給する。例えば、第２次カプラ５２８の２方路出力は、それぞれＥＤＦＡ５２４及び５２９にポンプエネルギーを供給する。異なる第２次２×２光ファイバカプラからの２方路の第２次ポンプ光がサポートする２方路のＥＤＦＡモジュールは、１つのファイバペア（ＦＰ：Ｆｉｂｅｒ Ｐａｉｒ）を構成する。例えば、ＦＰ５の２方路のＥＤＦＡにおいて、ＥＤＦＡ５２４のポンプ光はカプラ５２８からの光であり、ＥＤＦＡ５２１のポンプ光はカプラ５２０からの光である。

【0034】

本願の実施例にかかる光中継器は、同一ファイバペアの上り、下り光ファイバリンク間にＣＯＴＤＲ後方散乱光信号のｏｕｔ ｔｏ ｏｕｔ結合ループバック経路が確立され、一連のポンプレーザーは第１次光ファイバカプラ及び第２次光ファイバカプラを介して互いに交差接続され、一連の光増幅ユニットにはポンプ光が入力される。同時に、各第１次２×２光ファイバカプラは、２本のポンプレーザーからのポンプ光を結合させて２方路の第１次ポンプ光として出力する。各第２次２×２光ファイバカプラは、異なる第１次２×２光ファイバカプラからの２方路の第１次ポンプ光を結合させて２方路の第２次ポンプ光として出力する。各方路の第２次ポンプ光は、１方路のＥＤＦＡモジュールにエネルギーを供給し、各ポンプレーザーから出力されるポンプレーザー光は、４方路のＥＤＦＡモジュールにエネルギーを各方路に２５％ずつ供給し、各方路のＥＤＦＡモジュールは、それぞれ４本のポンプレーザーからの２５％のポンプレーザー光エネルギーを受信する。当該光中継器は、構造的にはＥＤＦＡモジュール４×４に対するマルチファイバペアシステムポンプレーザーの冗長化設計を実現する。第１次光ファイバカプラと第２次光ファイバカプラは互いに交差接続され、完全な閉ループを形成し、構造的な対称性を有し、理論的には無限に拡張でき、３つのファイバペア以上の任意の数のファイバペアを持つ海底ケーブル通信システムに適用できる。

【0035】

本願の実施例にかかる水中設備の光中継器のポンプ失效を検出する方案は、ポンプ冗長性保護方式とＣＯＴＤＲループバック接続方式との組み合わせにより、Ｏｕｔ－ｔｏ－Ｏｕｔループバック方式下でポンプの失效を検出できるだけでなく、光中継器の雑音指数を低いレベルに維持することができる。

【0036】

光増幅ユニットは、出力飽和効果の特性を有し、増幅器の入力光パワーがしきい値に達すると、入力光パワーは一定範囲内で増加又は減少し、出力光パワーは基本的に変化なく維持され、対応する増幅器の利得は入力光パワーの変化と基本的に同じ量で減少又は増加する。図６ａに示すように、ＲＰＴ ｋは、図６ａにおける他のＲＰＴと同じ構造を有し、ＲＰＴ ｋを例として、図６ａにおけるＲＰＴ ｋの構造は、図４における光中継器４００を参照することができる。ポンプレーザー４０５が失效したと仮定する場合、光中継器４００（図６ａにおけるＲＰＴ ｋに対応する）において、第１光ファイバペアのうち上り光ファイバ４１３上の光増幅ユニット４０１の４つの冗長性バックアップポンプレーザーのうちの１つが失効すると、当該光増幅ユニット４０１の利得は約１．２ｄＢ低下し、出力パワーも対応して１．２ｄＢ低下する。図６ａにおいて、ＲＰＴ ｋの出力パワーが１．２ｄＢ低下すると、ＲＰＴ ｋの下流光中継器ＲＰＴ ｋ＋１の出力パワーが０．２ｄＢだけ低下し、ＲＰＴ ｋ＋１の下流光中継器ＲＰＴ ｋ＋２の出力パワーが正常なレベルに戻り、詳細は図６ａに示すとおりである。陸上端局ＡのＣＯＴＤＲ設備がファイバペア１の上り光ファイバリンクに検出光パルスを送信させると、下り光ファイバリンクで受信されたＣＯＴＤＲの曲線は図６ｂにおいて実線で示したとおりである。光増幅ユニット４０１の出力端のカプラ４０２が光増幅ユニット４１２の出力端のカプラ４１０に接続されるため、ＲＰＴ ｋの上り光ファイバ上の光増幅ユニット４０１の出力端の検出光信号は、後方レイリー散乱作用によってＣＯＴＤＲ後方散乱光信号を生成し、ＣＯＴＤＲ後方散乱光信号の一部の光信号は、カプラ４０２を介してカプラ４１０にループバックしてから、下り光ファイバ４１６に沿ってステーションＡに戻る。光増幅ユニット４０１と光増幅ユニット４１２とがポンプレーザーを共有しないため、ポンプレーザー４０５の失效は、光増幅ユニット４０１の利得だけに影響を与え、光増幅ユニット４１２の利得には影響を与えず、ＲＰＴ ｋとＲＰＴ ｋ＋１との位置に対応する散乱光パワーが正常な状況での検出曲線（図６ｂ点線）と比較した場合、それぞれ１．２ｄＢ及び０．２ｄＢが低下する。検出光信号は、カプラ４０２からカプラ４１０に伝達されてから、下り光ファイバ４１６に沿ってステーションＡに到達した後に測定されたＲＰＴ ｋに対応する検出光信号の光パワーが１．２ｄＢ低下した。ＲＰＴ ｋ＋１とＲＰＴ ｋとの構造が同じであるため、ＲＰＴ ｋ＋１に対応する検出光信号の光パワーが０．２ｄＢ低下し、ＲＰＴ ｋに対応する変化量は識別できるものであり、したがってポンプレーザーの失效という故障を適時に発見することができる。

【0037】

図７に示すように、本願の実施例にかかる第１ステーション７１２と第２ステーション７１３と間に接続されている海底ネットワーク設備７００は、第１光ファイバ７１０と第２光ファイバ７１１とを含み、さらに、第１光増幅ユニット７０３にポンプ光を供給するための少なくとも１つの第１ポンプレーザー７０１と、第１光ファイバ７１０上に位置して、第１ステーション７１２から第２ステーション７１３へ送信される第１検出光信号を受信し、第１検出光信号を増幅させてから出力させるための第１光増幅ユニット７０３と、第１光ファイバ７１０上に位置して、前記増幅後の第１検出光信号が後方レイリー散乱作用によって得られる第１反射光信号を受信し、第１反射光信号の一部を前記第２光ファイバ７１１に位置する第２光ファイバカプラ７０７へ送信させるための第１光ファイバカプラ７０６と、第２光増幅ユニット７０４にポンプ光を供給するための少なくとも１つの第２ポンプレーザー７０８と、第２ステーション７１３から第１ステーション７１２へ送信される第２データ光信号を増幅させてから第２光ファイバカプラを介して出力させるための第２光増幅ユニット７０４と、前記第１光ファイバカプラ７０６から出力される前記第１反射光信号の一部を受信して、前記第１反射光信号の一部を前記第１ステーション７１２の方向に向けて送信させるための第２光ファイバカプラ７０７と、を含む。

【0038】

本願の実施例にかかる海底ネットワーク設備７００は、光中継器であってもよく、２つの第１ポンプレーザー７０１及び７０２を含んでもよく、第１ポンプレーザー７０１及び７０２は、カプラ７０５を介して光増幅ユニット７０３に接続される。同様に、海底ネットワーク設備７００は、２つの第２ポンプレーザー７０８及び７０９を含んでもよく、各前記第１ポンプレーザーは、前記第１増幅ユニットに５０％のエネルギーを供給し、各第２ポンプレーザーは前記第２増幅ユニットに５０％のエネルギーを供給する。第１光ファイバ７１０及び第２光ファイバ７１１は、同一光ファイバペアに属しても、異なる光ファイバペアに属してもよく、第１光増幅ユニット７０５及び第２光増幅ユニット７０４は、エルビウム添加光ファイバ増幅器であってもよい。

【0039】

本願の実施例にかかる海底ネットワーク設備７００では、第１光増幅ユニット７０３は、第１ステーションから第２ステーションへ送信される第１データ光信号を受信し、前記第１データ光信号を増幅させてから出力させることもでき、第２光増幅ユニットは、前記第２ステーションから前記第１ステーションへ送信される前記第２データ光信号を受信することもできる。

【0040】

本願の実施例にかかる海底ネットワーク設備７００では、第１光ファイバカプラ７０６は、前記第１光増幅ユニットから出力される増幅後の第１データ光信号を受信し、前記増幅後の第１データ光信号を前記第２ステーションの方向に向けて送信させることもでき、第２光ファイバカプラ７０７は、前記第２光増幅ユニットから出力される増幅後の第２データ光信号を受信し、前記増幅後の第２データ光信号を前記第１ステーションの方向に向けて送信させることもできる。

【0041】

図５の実施例では、ＥＤＦＡモジュール４×４の冗長性バックアップ設計が言及されたが、実際の応用において、より複雑な冗長性バックアップ設計も可能であり、図８に示すように、図８は、本願の実施例にかかる光海底中継器の立体構造図であり、ここで、光海底中継器は、光ファイバ、ポンプレーザー、ＥＤＦＡ、１次光ファイバカプラ及び２次光ファイバカプラを含む。

【0042】

本願は、主にマルチ光ファイバペアの場合に適用されるため、既存の技術的解決手段と区別するために、一般に、少なくとも３つの光ファイバペア（６方路の光ファイバ）の場合である。したがって、上記のポンプレーザー、１次光ファイバカプラ及び２次光ファイバカプラの数は３個以上である。上記のＥＤＦＡの数は光ファイバペアの数に対応する必要があり、すなわち、各方路の光ファイバにつき対応する１個のＥＤＦＡが必要であるから、ＥＤＦＡの数は６個以上である。なお、上記の１次光ファイバカプラ及び２次光ファイバカプラは同じ構造で構成された光ファイバカプラであってもよく、本方案は機能上で区別しただけであり、具体的には、本願における１次光ファイバカプラ及び２次光ファイバカプラは、２つの入力ポート及び２つの出力ポートを有するポート損失が３ｄＢの光ファイバカプラであり得る。

【0043】

ここで、ワンセットの光ファイバペア（ｆｉｂｅｒ ｐａｉｒ、ＦＰ）とは、通信端末設備（ｌｉｎｅ ｔｅｒｍｉｎａｔｉｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ、ＬＴＥ）の受信ポート及び送信ポートに接続される２方路の光ファイバを意味する。この２方路の光ファイバは、１方路によって受信し、１方路によって送信する通信リンクを構成する。異なる光ファイバペア間は互いに分離されており、すなわち、異なる光ファイバペア間には物理的接続はない。

【0044】

以下、上記の各デバイスの位置関係及び機能についてさらに説明する。

【0045】

理解の便宜上、図９に示すように、図９は、上記図８の平面展開図であり、ポンプレーザー、ＥＤＦＡ、１次光ファイバカプラ及び２次光ファイバカプラは、それぞれ異なる平面に設置される。そして、各ポンプレーザー、各ＥＤＦＡ、各１次光ファイバカプラ及び各２次光ファイバカプラは、いずれも環状に配置され、閉構造を形成する。各１次光ファイバカプラの入力ポートには、いずれも少なくとも１つのポンプレーザー（例えば、図８又は図９に示されるように、各１次光ファイバカプラの入力ポートによって２つのポンプレーザーが接続できる）が接続されており、各２次光ファイバカプラの出力ポートには、２つのＥＤＦＡが接続されている。１次光ファイバカプラ群内の各１次光ファイバカプラは、いずれも１次光ファイバカプラ群内の他の２つの１次光ファイバカプラに隣接する。２次光ファイバカプラ群内の各２次光ファイバカプラは、いずれも２次光ファイバカプラ群内の他の２つの２次光ファイバカプラに隣接する。１次光ファイバカプラの出力ポートと２次光ファイバカプラの入力ポートと間は光ファイバを介して交差接続され、各１次光ファイバカプラにより接続される２つの異なる２次光ファイバカプラは、１つの２次光ファイバカプラを挟んで配置され、各２次光ファイバカプラによって接続される２つの異なる１次光ファイバカプラは１つの１次光ファイバカプラを挟んで配置される。また、各１次光ファイバカプラは、いずれもそれと対称的に配置された２次光ファイバカプラを有し、すなわち、当該１次光ファイバカプラと当該２次光ファイバカプラとは同軸上にあり得て、当該軸はそれぞれ各１次光ファイバカプラ及び各２次光ファイバカプラが位置する平面に垂直である。

【0046】

ポンプレーザーは、ポンプレーザー光を出射する。１次光ファイバカプラは、受信したポンプレーザー光を結合させて２方路の１次ポンプレーザー光を出力し、出力された２方路の１次ポンプレーザー光は、それぞれ異なる２つの２次光ファイバカプラに出力され、１次光ファイバカプラの出力ポートと２次光ファイバカプラの入力ポートと間は光ファイバを介して交差接続されるため、この２つの２次光ファイバカプラは別の２次光ファイバカプラを挟んで配置される。２次光ファイバカプラは、受信した１次ポンプレーザー光を結合させて２方路の２次ポンプレーザー光を異なる２つのＥＤＦＡに出力する。

【0047】

なお、上記の各デバイス間は、いずれも光ファイバを介して接続される。

【0048】

なお、ＥＤＦＡは、入力ポート、出力ポート及びポンプパワー入力ポートを含み、信号光は、光ファイバを介してＥＤＦＡの入力ポートから入力され、２次光ファイバカプラから出力される２次ポンプレーザー光は、ポンプパワー入力ポートからＥＤＦＡに入力され、ＥＤＦＡによって増幅された光信号は、さらに当該光ファイバを介してＥＤＦＡの出力ポートから出力される。

【0049】

本願の実施例にかかる海底ケーブルシステム１０００は、図１０に示すように、図７に示す海底ネットワーク設備を含み、図１０における７００ないし７１３は、図７における７００ないし７１３を参照でき、前記第１光ファイバ７１０を介して第１検出光信号を前記海底ネットワーク設備７００に送信させるための第１ステーション７１２と、前記第２光ファイバカプラ７０７から、前記増幅後の第１検出光信号が後方レイリー散乱されてから得られる前記第１反射光信号の一部を受信し、前記第１反射光信号の一部を前記第１ステーション７１２方向へ送信させるための第１上流海底ネットワーク設備１０１４と、をさらに含み、前記第１ステーション７１２は、前記第１反射光信号の一部を受信し、前記第１反射光信号の一部の強度に基づいて前記少なくとも１つの第１ポンプレーザーに故障したポンプレーザーがあるか否かを判断する。

【0050】

本願の実施例において、少なくとも１つの第１ポンプレーザーに故障したポンプレーザーがあると判断し、前記海底ケーブルシステム１０００は、前記海底ネットワーク設備７００の第１光増幅ユニット７０３から、出力パワーが定格出力パワーよりも小さい第１データ信号光を受信し、第１データ信号光に対して利得補償を行い、利得補償後の第１データ信号光を前記第２ステーション７１３の方向へ送信させるための第１下流海底ネットワーク設備１０１５をさらに含んでもよく、前記定格出力パワーは、光増幅器が正常に動作する時の出力パワーである。当該海底ケーブルシステムは、前記第１下流海底ネットワーク設備１０１５から、出力パワーが定格出力パワーよりも小さい前記利得補償後の第１データ信号光を受信し、利得補償後の信号光に対して追加的な利得補償を行うための第２下流海底ネットワーク設備１０１６をさらに含んでもよい。

【0051】

図１０において、第１光増幅ユニット７０３にポンプエネルギーを供給する第１ポンプレーザーは、２つしか描かれていない。もちろん、第１光増幅ユニット７０３にポンプエネルギーを供給する第１ポンプレーザーは、１つであっても、２つ以上であってもよい。例えば、４つの第１ポンプレーザーを用いて第１光増幅ユニット７０３にポンプエネルギーを供給してもよい。第１光増幅ユニット７０３では、ポンプレーザーの失效により、出力されるデータ信号光の利得が１．２ｄＢ低下する場合、第１下流海底ネットワーク設備は、第１データ信号光に対して１ｄＢの利得補償を行うことができ、第２下流海底ネットワーク設備１０１６は、第１データ信号光に対して０．２ｄＢの利得補償を行うことができる。

【0052】

本願の実施例では、上り第１光ファイバ上の第１光増幅ユニットの出力端と下り第２光ファイバ上の第２光増幅ユニットの出力端とが接続され、第１光増幅ユニットと第２光増幅ユニットとは、それぞれ異なるポンプレーザーによってポンプ光が供給され、１つの光増幅ユニットが失效した後、ステーションから出射される検出光信号は後方レイリー散乱を経てから別の光増幅ユニットが位置する光ファイバにループバックされ、かつステーションに伝送される。２つの光増幅ユニットがポンプレーザーを共有しないため、失效していない光増幅ユニットは、検出光信号のパワーに対して利得補償を行わず、ステーションはポンプレーザーの故障を迅速に検出することができるため、光中継器の故障を適時に位置特定して修復し、業務中断時間を短縮させることができる。

【符号の説明】

【0053】

１００ 海底ケーブル通信システム
１０４ 光増幅ユニット
１１０ ＳＬＴＥ（Ｓｕｂｍａｒｉｎｅ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ、光海底通信用端局装置）
１２０ ＣＯＴＤＲ（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ、コヒーレント光時間領域反射測定計）
１３０ 光中継器
１４０ ＣＯＴＤＲ
１５０ ＳＬＴＥ
１６０ 光ファイバ
１７０ 光ファイバ
２０１ 光増幅ユニット
２０２ 光増幅ユニット
２０３ ポンプユニット
２０６ ２×２ ３ｄＢカプラ
３００ 光中継器
３０１ ポンプレーザー
３０２ ポンプレーザー
３０３ 光増幅ユニット
３０４ 光増幅ユニット
３０５ カプラ
３０６ カプラ
３０７ カプラ
３０８ ポンプレーザー
３０９ ポンプレーザー
３１０ ＣＯＴＤＲ後方散乱光信号
３１１ 光ファイバ
３１２ 光ファイバ
４００ 光中継器
４０１ 光増幅ユニット
４０２ カプラ
４０３ 光増幅ユニット
４０４ カプラ
４０５ ポンプレーザー
４０６ ポンプレーザー
４０７ ポンプレーザー
４０８ ポンプレーザー
４０９ 光増幅ユニット
４１０ カプラ
４１１ カプラ
４１２ 光増幅ユニット
４１３ 光ファイバ
４１４ 光ファイバ
４１５ 光ファイバ
４１６ 光ファイバ
４１７ ポンプレーザー
４１８ ポンプレーザー
４１９ ポンプレーザー
４２０ ポンプレーザー
５００ 光中継器
５０１ ポンプレーザー
５０２ ポンプレーザー
５０３ カプラ
５０４ カプラ
５０５ エルビウム添加光ファイバ増幅器
５０８ エルビウム添加光ファイバ増幅器
５０９ ポンプレーザー
５１０ ポンプレーザー
５１１ カプラ
５１２ カプラ
５１３ エルビウム添加光ファイバ増幅器
５１５ エルビウム添加光ファイバ増幅器
５１７ ポンプレーザー
５１８ ポンプレーザー
５１９ カプラ
５２０ カプラ
５２１ エルビウム添加光ファイバ増幅器
５２４ エルビウム添加光ファイバ増幅器
５２５ ポンプレーザー
５２６ ポンプレーザー
５２７ 第１次光ファイバカプラ
５２７ カプラ
５２８ カプラ
５２９ エルビウム添加光ファイバ増幅器
５３２ エルビウム添加光ファイバ増幅器
５３３ ポンプレーザー
５３４ ポンプレーザー
５３５ カプラ
５３６ 第２次光ファイバカプラ
５３７ エルビウム添加光ファイバ増幅器
５３９ ポンプレーザー
５４０ ポンプレーザー
５４１ カプラ
５４２ 第２次光ファイバカプラ
５４４ エルビウム添加光ファイバ増幅器
７０１ 第１ポンプレーザー
７０２ 第１ポンプレーザー
７０３ 第１光増幅ユニット
７０４ 第２光増幅ユニット
７０５ カプラ
７０６ 第１光ファイバカプラ
７０７ 第２光ファイバカプラ
７０８ 第２ポンプレーザー
７０９ 第２ポンプレーザー
７１０ 第１光ファイバ
７１１ 第２光ファイバ
７１２ 第１ステーション
７１３ 第２ステーション
１０００ 海底ケーブルシステム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6a】

【図6b】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】