7636699 スイッチ制御装置、光給電システム及びスイッチ制御方法

(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】2025-02-18

(45)【発行日】2025-02-27

(54)【発明の名称】スイッチ制御装置、光給電システム及びスイッチ制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 50/30 20160101AFI20250219BHJP

   H02J 50/40 20160101ALI20250219BHJP

【ＦＩ】

H02J50/30

H02J50/40

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023553787

(86)(22)【出願日】2021-10-12

(86)【国際出願番号】 JP2021037701

(87)【国際公開番号】W WO2023062712

(87)【国際公開日】2023-04-20

【審査請求日】2024-02-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 健太

(72)【発明者】

【氏名】桂井 宏明

(72)【発明者】

【氏名】吉田 智暁

【審査官】宮本 秀一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－０１９４４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１９８３９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ５０／００－５０／９０

Ｈ０４Ｂ１０／００－１０／９０

Ｈ０４Ｊ１４／００－１４／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の光給電装置と、前記複数の光給電装置から受光した光を電力に変換して蓄電する複数の光受電装置とを接続し、前記光給電装置が発する光の放出先を切り替える光給電スイッチを制御するスイッチ制御部と、
前記複数の光受電装置により蓄電された蓄電量のデータを受信する蓄電データ受信部と、
前記蓄電データ受信部により受信された蓄電量のデータに基づいて、前記複数の光給電装置が発する光の前記複数の光受電装置に対する配分を決定する配分決定部を備え、
前記スイッチ制御部は、前記配分決定部により決定された配分に基づいて前記光給電スイッチを制御する、
スイッチ制御装置。

【請求項2】

前記配分決定部は、
蓄電量が少ない前記光受電装置の方がより多くの光を前記光給電装置から受光するように配分を決定する、
請求項１に記載されたスイッチ制御装置。

【請求項3】

前記光給電スイッチは、入力側が全ての前記光給電装置と接続され、出力側が１つの前記光受電装置に接続されたカプラを有し、
前記カプラは、モード多重、偏波多重又は波長多重を用いて前記光給電装置から送出される光を多重する、
請求項１又は２に記載されたスイッチ制御装置。

【請求項4】

光を送出する複数の光給電装置と、
前記複数の光給電装置から受光した光を電力に変換して蓄電する複数の光受電装置と、
前記複数の光給電装置と前記複数の光受電装置とを接続し、前記光給電装置が発する光の放出先を切り替える光給電スイッチと、
前記光給電スイッチを制御するスイッチ制御部と、
前記複数の光受電装置により蓄電された蓄電量のデータを受信する蓄電データ受信部と、
前記蓄電データ受信部により受信された蓄電量のデータに基づいて、前記複数の光給電装置が発する光の前記複数の光受電装置に対する配分を決定する配分決定部を備え、
前記スイッチ制御部は、前記配分決定部により決定された配分に基づいて前記光給電スイッチを制御する、
光給電システム。

【請求項5】

複数の光給電装置と、前記複数の光給電装置から受光した光を電力に変換して蓄電する複数の光受電装置とを接続し、前記光給電装置が発する光の放出先を切り替える光給電スイッチを制御するスイッチ制御ステップと、
前記複数の光受電装置により蓄電された蓄電量のデータを受信する蓄電データ受信ステップと、
前記蓄電データ受信ステップにより受信された蓄電量のデータに基づいて、前記複数の光給電装置が発する光の前記複数の光受電装置に対する配分を決定する配分決定ステップを有し、
前記スイッチ制御ステップは、前記配分決定ステップにより決定された配分に基づいて前記光給電スイッチを制御する、
スイッチ制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スイッチ制御装置、光給電システム及びスイッチ制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、光給電システムが開示されている。特許文献１に開示される光給電システムは、複数の光源と、複数の光源から出力される光をそれぞれ伝達する複数の第１光ファイバと、第１光ファイバにより伝達される光を多重し、多重光を分岐して出力する光結合器と、光結合器により出力される多重光を伝達する第２光ファイバと、第２光ファイバから伝達される光を受けて発電する発電手段を備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００５－１９８３９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の光給電システムにおいて、光結合器がＮ：Ｎカプラであり、光ファイバ１本あたりの光源の光の強度はおよそＮ分の１になる。そのため、出力側の全ての光を集めたとしても１光源あたりの光の強度を超えることはなく、場合によっては光源と受電装置を直接接続して給電するよりも効率が劣ることがある。
本発明は、効率的に光給電をすることができるスイッチ制御装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様は、複数の光給電装置と、前記複数の光給電装置から受光したひかりを電力に変換して蓄電する複数の光受電装置とを接続し、前記光給電装置が発する光の放出先を切り替える光給電スイッチを制御するスイッチ制御部と、前記複数の光受電装置により蓄電された蓄電量のデータを受信する蓄電データ受信部と、前記蓄電データ受信部により受信された蓄電量のデータに基づいて、前記複数の光給電装置が発する光の前記複数の光受電装置に対する配分を決定する配分決定部を備え、前記スイッチ制御部は、前記配分決定部により決定された配分に基づいて前記光給電スイッチを制御する、スイッチ制御装置である。

【0006】

本発明の一態様は、光を送出する複数の光給電装置と、前記複数の光給電装置から受光した光を電力に変換して蓄電する複数の光受電装置と、前記複数の光給電装置と前記複数の光受電装置とを接続し、前記光給電装置が発する光の放出先を切り替える光給電スイッチと、前記光給電スイッチを制御するスイッチ制御部と、前記複数の光受電装置により蓄電された蓄電量のデータを受信する蓄電データ受信部と、前記蓄電データ受信部により受信された蓄電量のデータに基づいて、前記複数の光給電装置が発する光の前記複数の光受電装置に対する配分を決定する配分決定部を備え、前記スイッチ制御部は、前記配分決定部により決定された配分に基づいて前記光給電スイッチを制御する、光給電システムである。

【0007】

本発明の一態様は、複数の光給電装置と、前記複数の光給電装置から受光したひかりを電力に変換して蓄電する複数の光受電装置とを接続し、前記光給電装置が発する光の放出先を切り替える光給電スイッチを制御するスイッチ制御ステップと、前記複数の光受電装置により蓄電された蓄電量のデータを受信する蓄電データ受信ステップと、前記蓄電データ受信ステップにより受信された蓄電量のデータに基づいて、前記複数の光給電装置が発する光の前記複数の光受電装置に対する配分を決定する配分決定ステップを有し、前記スイッチ制御ステップは、前記配分決定ステップ部により決定された配分に基づいて前記光給電スイッチを制御する、スイッチ制御方法である。

【発明の効果】

【0008】

本発明のスイッチ制御装置は、効率的に光給電をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１の実施形態に係る光給電システムを示す図である。

【図2】第１の実施形態に係る光受電装置を示す図である。

【図3】第１の実施形態に係るスイッチ制御装置の構成を示す図である。

【図4】スイッチ制御装置により制御された光給電スイッチの一例である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１は、第１の実施形態に係る光給電システム１を示す図である。
光給電システム１は、光給電装置１１、光受電装置１２、光給電スイッチ１３及びスイッチ制御装置１４を備える。

【0011】

光給電装置１１は、光給電スイッチ１３に光を送出する。光給電装置１１は、例えばＯＬＴ(Optical Line Terminal)である。光給電システム１は、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の光給電装置１１－１～Ｎを備える。

【0012】

光受電装置１２は、光給電スイッチ１３から光を受光する。光受電装置１２は、例えばＯＮＵ(Optical Network Unit)である。光給電装置１１がＯＬＴ、光受電装置１２がＯＮＵであるとき、光給電装置１１と光受電装置１２とが光給電スイッチ１３を介さない別の接続方法によりデータの送受信を行ってもよい。
光給電システム１は、Ｍ（Ｍは２以上の整数）個の光受電装置１２－１～Ｍを備える。ＭはＮと等しい値でもよく、異なる値でもよい。

【0013】

図２は、第１の実施形態に係る光受電装置１２を示す図である。光受電装置１２は光変換部１２１、蓄電部１２２、蓄電量測定部１２３及び蓄電データ送信部１２４を備える。

【0014】

光変換部１２１は受光する光を電力に変換する。光変換部１２１は例えばフォトダイオードである。蓄電部１２２は、光変換部１２１により変換される電力を蓄電する。蓄電部１２２は、例えばバッテリーである。また、光受電装置１２に備えられる蓄電量測定部１２３及び蓄電データ送信部１２４は蓄電部１２２に蓄電された電力により駆動される。光受電装置１２がＯＮＵであるとき、蓄電部１２２に蓄電された電力は、光受電装置１２がデータの送受信を行うために消費されてもよい。

【0015】

蓄電量測定部１２３は、蓄電部１２２の蓄電量を測定する。蓄電データ送信部１２４は、蓄電量測定部１２３により測定される蓄電量のデータをスイッチ制御装置１４に送信する。蓄電データ送信部１２４は、例えば光受電装置１２とスイッチ制御装置１４とを接続する光給電スイッチ１３とは別に設けられた接続手段を介して、蓄電量のデータをスイッチ制御装置１４に送信してもよい。また、光給電スイッチ１３は光給電装置１１から入力される光を光受電装置１２に出力し、光受電装置１２から入力される光をスイッチ制御装置１４に出力する光サーキュレータを備え、蓄電データ送信部１２４は光給電スイッチ１３を介して蓄電量のデータを含む光信号をスイッチ制御装置１４に送信してもよい。

【0016】

光給電スイッチ１３は、光給電装置１１と光受電装置１２とを接続し、光給電装置１１と光受電装置１２との接続関係を切り替える。光給電スイッチ１３は、光給電装置１１が送出した光を任意の光受電装置１２が受光できるように構成される。光給電スイッチ１３は、例えば、１つの入力及びＭ個の出力を有し、入力された光をＭ個の出力のうちどこから出力するかを制御することができる１入力Ｍ出力スイッチ及びＮ個の入力及び１つの出力を有し、入力された複数の光を多重し出力するＮ入力１出力カプラを有する。Ｎ入力１出力カプラによる損失を抑えるために、Ｎ入力１出力カプラによる光の多重にはモード多重、偏波多重又は波長多重が用いられる。

【0017】

光給電スイッチ１３は、１入力Ｍ出力スイッチ１３１をＮ個、Ｎ入力１出力カプラ１３２をＭ個含む。１入力Ｍ出力スイッチ１３１の入力はそれぞれ異なる光給電装置１１に接続される。１入力Ｍ出力スイッチ１３１のＭ個の出力は１つの出力ずつそれぞれ異なるＮ入力１出力カプラ１３２の入力に接続される。Ｎ入力１出力カプラ１３２の入力は１つの入力ずつそれぞれ異なる１入力Ｍ出力スイッチ１３１に接続される。Ｎ入力１出力カプラ１３２の出力は、それぞれ異なる光受電装置１２に接続される。

【0018】

スイッチ制御装置１４は、光給電スイッチ１３に含まれる又は光給電スイッチ１３と接続され、光給電スイッチ１３のスイッチングを制御する。図３は、第１の実施形態に係るスイッチ制御装置１４の構成を示す図である。スイッチ制御装置１４は、蓄電データ受信部１４１、配分決定部１４２及びスイッチ制御部１４３を備える。蓄電データ受信部１４１は、光受電装置１２の蓄電データ送信部１２４から蓄電量を示すデータを受信する。

【0019】

配分決定部１４２は、前記蓄電データ受信部により受信された蓄電量のデータに基づいて、前記複数の光給電装置が発する光の前記複数の光受電装置に対する配分を決定する。配分決定部１４２は、蓄電部１２２の蓄電量が少ない光受電装置１２により多くの光給電装置１１から光が送信されるように配分を決定する。例えば、配分決定部１４２は、蓄電部１２２の蓄電量が７５％～１００％であるとき、当該蓄電部１２２を備える光受電装置１２には光給電装置１１から光が送出されないように配分を決定する。例えば、配分決定部１４２は、蓄電部１２２の蓄電量が５０％～７５％であるとき、当該蓄電部１２２を備える光受電装置１２には１つの光給電装置１１から光が送出されるように配分を決定する。例えば、配分決定部１４２は、蓄電部１２２の蓄電量が２５％～５０％であるとき、当該蓄電部１２２を備える光受電装置１２には２つの光給電装置１１から光が送出されるように配分を決定する。例えば、配分決定部１４２は、蓄電部１２２の蓄電量が０％～２５％であるとき、当該蓄電部１２２を備える光受電装置１２には３つの光給電装置１１から光が送出されるように配分を決定する。

【0020】

配分決定部１４２は、以下のようにして配分を決定してもよい。初めに配分決定部１４２は、蓄電部１２２の蓄電量とその蓄電部１２２の満蓄電量との差を算出する。この差を必要給電量と呼ぶ。その後、配分決定部１４２は、各蓄電部１２２における必要給電量の総和（総必要給電量）を算出する。その後、配分決定部１４２は各蓄電部１２２について、光給電装置１１の数Ｎに必要給電量が総必要給電量に占める割合（当該蓄電部１２２の必要給電量を総必要給電量で割った数）をかけた値を、当該蓄電部１２２に割り当てられる光給電装置１１の数と暫定的に決定する。なお、ここで暫定的に決定される数は整数ではない可能性があるため、配分決定部１４２は、最終的に暫定的に決定された数に基づいて光給電装置１１の数（整数）を決定する。ここで、配分決定部１４２は、例えば暫定的に決定した数の小数点以下を切り捨て、割り当てられなかった光給電装置１１を必要給電量が多い蓄電部１２２に割り当ててもよいし、割り当てられなかった光給電装置１１を必要給電量が少ない蓄電部１２２に割り当ててもよい。

【0021】

スイッチ制御部１４３は、配分決定部１４２により決定される配分に基づいて光給電スイッチを制御する。スイッチ制御部１４３は、配分決定部１４２により決定される配分が達成不可能である場合、蓄電量の少ない蓄電部１２２を備える光受電装置１２に複数の光給電装置１１から光が送出されるように光給電スイッチ１３を制御してもよい。

【0022】

図４は、スイッチ制御装置１４により制御された光給電スイッチ１３による接続の一例である。図４に示す光給電システム１においてＮ＝Ｍ＝６である。つまり光給電システム１は、光給電装置１１及び光受電装置１２をそれぞれ６つ備える。光受電装置１２－３、５の蓄電部１２２－３、５の蓄電量は９０％である。光受電装置１２－１、４、６の蓄電部１２２－１、４、６の蓄電量は６０％である。光受電装置１２－２の蓄電部１２２－２の蓄電量は１０％である。ここで配分決定部１４２は、光受電装置１２－３、５に光給電装置１１から光が送出されないように決定し、光受電装置１２－１、４、６に１つの光給電装置１１から光が送出されるように決定し、光受電装置１２－２に３つの光給電装置１１から光が送出されるように決定する。

【0023】

スイッチ制御部１４３は、図４に示すように光給電装置１１と光受電装置１２が接続されるために光給電スイッチ１３を制御する。図４の光給電スイッチ１３内で描かれている線は、光給電装置１１により送出される光が伝達するファイバを示す。スイッチ制御部１４３は、光給電装置１１－１から送出される光が光受電装置１２－１に、光給電装置１１－２、３、５から送出される光が光受電装置１２－２に、光給電装置１１－４から送出される光が光受電装置１２－４に、光給電装置１１－６から送出される光が光受電装置１２－６に送出されるように光給電スイッチ１３を制御する。

【0024】

以上の構成により、スイッチ制御装置１４は、光給電スイッチ１３を制御することで蓄電量の少ない蓄電部１２２を有する光受電装置１２により多くの光給電装置１１から光を送出することができる。これにより、蓄電部１２２を効率よく充電することができる。

【0025】

〈他の実施形態〉
光給電装置１１が送出先である光受電装置１２を指定してもよい。このとき、光給電装置１１は、光給電システム１とは別に設けられた接続手段を介して、信号をスイッチ制御装置１４に送信してもよい。また、光給電スイッチ１３は光給電装置１１から入力される光の送出先を光の波長により光受電装置１２とスイッチ制御装置１４に切り替えるフィルタを備え、光給電装置１１は光受電装置１２に送出する光の波長とは異なる波長を有する光信号を光給電スイッチ１３を介してスイッチ制御装置１４に送信してもよい。スイッチ制御装置１４は、当該信号又は当該光信号を受信したとき、スイッチ制御部１４３が当該光給電装置１１が指定した光受電装置１２に光を送出するように光給電スイッチ１３を制御する。

【0026】

スイッチ制御装置１４に対応する構成を光給電装置１１が備え、送出先である光受電装置１２を指定してもよい。このとき、各光給電装置１１は蓄電データ受信部１４１及びスイッチ制御部１４３を備える。蓄電データ受信部１４１は、光給電スイッチ１３とは別に設けられた接続手段を介して、蓄電量のデータを蓄電データ送信部１２４から受信してもよい。また、光受電装置１２が受光する光の一部を変調することで蓄電量のデータを含む光信号を生成し、当該光信号を光給電装置１１に送信する場合、蓄電データ受信部１４１は当該光信号を光給電スイッチ１３を介して受信してもよい。
各光給電装置１１に備えられたスイッチ制御部１４３は、それぞれの光給電装置１１の送出先となる光受電装置１２にしたがって光給電スイッチ１３を制御する。
配分決定部１４２は、光受電装置１２の内部又は外部に１つ備えられる。配分決定部１４２は、各光受電装置１２から蓄電データを受信し、分配を決定し、決定した分配に係るデータをスイッチ制御部１４３に送信する。

【0027】

蓄電データ受信部１４１は、光給電スイッチ１３を介して又は光給電システム１とは別に設けられた接続手段を介して光受電装置１２の蓄電量測定部１２３による測定結果を取得してもよい。このとき、光受電装置１２は蓄電データ送信部１２４を備えなくてもよい。

【0028】

配分決定部１４２は１つの光給電装置１１を１つの光受電装置１２に割り当てたがこれに限られない。例えば、配分決定部１４２は１つの光給電装置から送出される光が複数の光受電装置に配分されるように決定してもよい。

【0029】

上述した実施形態における光受電装置１２の蓄電データ送信部１２４及びスイッチ制御装置１４はコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい

【符号の説明】

【0030】

１ 光給電システム、１１ 光給電装置、１２ 光受電装置、１３ 光給電スイッチ、１４ スイッチ制御装置、１２１ 光変換部、１２２ 蓄電部、１２３ 蓄電量測定部、１２４ 蓄電データ送信部、１４１ 蓄電データ受信部、１４２ 配分決定部、１４３ スイッチ制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】