CN110419167B - 光学系统和用于在光学通信系统内众包功率的方法 - Google Patents

光学系统和用于在光学通信系统内众包功率的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110419167B
CN110419167B CN201880016314.7A CN201880016314A CN110419167B CN 110419167 B CN110419167 B CN 110419167B CN 201880016314 A CN201880016314 A CN 201880016314A CN 110419167 B CN110419167 B CN 110419167B
Authority
CN
China
Prior art keywords
port
path
branch
trunk
pfbu
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880016314.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110419167A (zh
Inventor
E·姆斯
S·韦斯聂伍斯基二世
L·J·泰勒
A·A·鲍姆加顿
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sabercombe LLC
Original Assignee
Sabercombe LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sabercombe LLC filed Critical Sabercombe LLC
Publication of CN110419167A publication Critical patent/CN110419167A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110419167B publication Critical patent/CN110419167B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/80—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
    • H04B10/806—Arrangements for feeding power
    • H04B10/807—Optical power feeding, i.e. transmitting power using an optical signal
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B3/00—Line transmission systems
    • H04B3/02—Details
    • H04B3/44—Arrangements for feeding power to a repeater along the transmission line
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/516—Details of coding or modulation
    • H04B10/524—Pulse modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/80—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
    • H04B10/806—Arrangements for feeding power
    • H04B10/808—Electrical power feeding of an optical transmission system
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J14/00—Optical multiplex systems
    • H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
    • H04J14/0201—Add-and-drop multiplexing
    • H04J14/0202—Arrangements therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

本公开涉及光学系统和用于在光学通信系统内众包功率的方法。通常，与本公开一致的在波分多路复用光学通信系统中使用的分支配置包括馈电分支单元(PFBU)，馈电分支单元具有能够具有多种操作模式以双向方式配电的多端口DC/DC转换器(DDCM)布置。DDCM布置可以包括多个端口，用于电耦合到一个或多个干线路径缆线段并且用于电耦合到分支缆线段。多个PFBU可以沿着干线路径设置，每个PFBU为相关联的分支路径供电，而每个分支路径不一定具有本地馈电设备(PFE)。在分支路径包括本地PFE的情况下，相关联的PFBU可以从分支路径汲取功率，以便根据需要使得功率可用于干线路径。

Description

光学系统和用于在光学通信系统内众包功率的方法
技术领域
本公开涉及光学通信系统，并且特别地，涉及使用多节点网络在光学通信系统中配电以适应故障状况和/或负载的改变。
背景技术
为了最大化光学通信系统的传送容量，可以使用单个光纤在所谓的波分多路复用系统(以下称为WDM系统)中承载多个光学信号。多个光学信号可以被多路复用以形成聚合多路复用信号或WDM信号，其中多个信号中的每一个被调制在被称为信道的分离波长上。现代WDM系统具有高通行容量，例如，每个信道以每秒100千兆比特(以下称Gb/s)承载100个或更多信道的容量或更多。
WDM光学传送系统可以包括相对长的干线路径(例如，光纤)，干线路径可以在传送和/或接收干线终端处终止。诸如长途系统之类的一些系统可以具有大约6,000千米或更长的终端之间的长度，以跨越大的水体(例如，海洋)。提供干线路径的缆线可以包括一个或多个电导体，用于向诸如中继器、放大器和分支单元之类的海底组件输送功率，以便在相对长的距离上维持标称信号功率。
越来越多的海底光学通信系统受到经由干线缆线向组件输送功率的能力的限制。例如，通过一些配电方法可以达到10,000至12,000km的距离，但是传送容量受到可以通过干线缆线输送到海底元件的电压和电流的限制。诸如拉曼放大、增加光学泵浦功率、扩展超过“C”频带以及增加放大光纤的数量之类的增加光学带宽的选项遗憾的是需要超过现有系统性能的功率。基于增加高导电率材料的量的缆线电阻减小引入了缆线成本的显着增加。系统电压增加通常也会增加成本，并且通常受到生产技术和材料的约束。通过精心设计和工程可以得到一些收益，但是仍然存在约束并且重新构建现有的海底光学通信系统(例如，修改干线缆线及其相关联的功能元件(例如，分支单元、放大器等等)的成本提出了许多非平凡的挑战。
发明内容
根据本公开的一个方面，提供了一种光学系统，包括：至少一个缆线登陆站，该至少一个缆线登陆站耦合到第一干线路径，该第一干线路径包括至少第一干线路径缆线段和第二干线路径缆线段，第一和第二干线路径缆线段中的每一个分别包括具有至少一个电导体的海底缆线；和至少一个馈电分支单元，该至少一个馈电分支单元位于海底环境中、耦合在第一和第二干线路径缆线段之间，馈电分支单元具有DC/DC转换器布置，该DC/DC转换器布置具有电耦合到第一干线路径段的至少一个电导体的第一端口、电耦合到第二干线路径段的至少一个电导体的第二端口以及电耦合到分支路径缆线段的电导体的第三端口，其中，DC/DC转换器布置至少部分地基于经由耦合到第一干线路径段的至少一个电导体的第一端口接收的第一输入电流和经由耦合到分支路径缆线段的电导体的第三端口接收的第二输入电流，维持经由第二端口的恒定的输出电流电平。
根据本公开的另一个方面，提供一种用于在光学通信系统内众包功率的方法，该方法包括：将馈电设备耦合到干线路径；将多个馈电分支单元串联耦合到干线路径，馈电分支单元中的每一个被配置为经由第一端口接收第一恒定电流，并经由第二端口输出第二恒定电流；将分支路径耦合到馈电分支单元中的每一个的第三端口；以及通过馈电分支单元中的一个或多个选择性地从分支路径中的至少一个中提取第三电流，并至少部分地基于所提取的第三电流经由第二端口提供第二恒定电流。
附图说明
现在将参考附图以示例的方式描述本发明，在附图中：
图1是与本公开的实施例一致的光学通信系统的示意图；
图2是与本公开的实施例一致的光学通信系统的另一示意图；
图3是与本公开的实施例一致的光学通信系统的另一示意图；
图4是与本公开的实施例一致的光学通信系统的另一示意图；
图5是与本公开的实施例一致的馈电分支单元(PFBU)的实施例的示意图；和
图6是适用于图5的PFBU中的示例转换器布置的示意图。
具体实施方式
通常，在与本公开一致的光学通信系统中使用的分支配置包括一个或多个馈电分支单元(PFBU)，所述一个或多个馈电分支单元(PFBU)具有能够具有多种操作模式以双向方式配电的多端口DC/DC转换器模块(DDCM)布置。分支配置可以特别适合于波分多路复用(WDM)系统，但是本公开不旨在此方面受限制。DDCM布置可以包括多个端口，用于例如经由缆线段内的电导体电耦合到一个或多个干线路径缆线段，并且用于电耦合到分支缆线段。耦合到干线缆线段的端口可以与耦合到分支缆线段的端口电隔离。在实施例中，多个PFBU可以沿着干线路径设置，每个PFBU经由耦合到干线路径的馈电设备为相关联的分支路径供电，从而允许分支路径未供电(unpowered)，例如，没有本地馈电设备(PFE)。在分支路径包括本地PFE的情况下，相关联的PFBU可以从分支路径汲取功率，以便根据需要使得功率可用于干线路径。同样，第一干线路径可以经由所谓的“桥接”分支路径耦合到第二干线路径，由此第一PFBU在桥接分支路径的一端处耦合到第一干线路径，并且第二PFBU在桥接分支路径的另一端处耦合到第二干线路径。在该实施例中，桥接分支路径的任一端处的PFBU可以协同操作以从第一干线路径汲取功率以供第二干线路径使用，反之亦然。
在任何情况下，沿着干线路径的多个PFBU可以共同地形成DC电网，并且可以基于寻求将恒定电流或电压和缆线电阻维持在期望限制内的预定设定点来调节/平衡总功率。由于每个PFBU可以根据需要从相关联的分支路径或桥接分支路径获得/吸收电流(source/sink current)，因此PFBU可以提供“共享”供电方案，其也可以被称为群集供电方案(crowdpowering scheme)。因此，在共享功率方案中，干线路径可以经由内置冗余/重叠的多个PFBU供电，即使在一个或多个电源例如由于诸如缆线切断或组件故障之类的故障状况而发生故障或断开连接的情况下也能确保标称功率。共享功率方案可以允许光学通信系统具有干线路径，该干线路径跨越远远超过当前限制的距离，例如，取决于期望的配置，高达10,000km或更多。此外，由PFBU形成的DC电网允许光学放大(和其它海底应用)的总可用功率超过海底光学通信系统的其它方法中可用的最大功率，而不必在缆线故障和/或组件故障时丢失冗余。本公开的PFBU还允许光学通信系统具有相对低的系统电压和电流限制，这可以有利地降低系统成本、组件寿命和复杂性。
转到附图，图1图示了根据本公开的实施例的一个示例WDM光学通信系统(或光学系统)100。光学通信系统100以高度简化的形式示出，并且其它实施例也在本公开的范围内。光学通信系统100包括例如在缆线登陆站(CLS)110处耦合到干线路径(例如，干线路径112)的一个或多个干线终端，以将光学信号和功率传输到沿着干线路径112耦合的节点。干线路径112可以包括例如海底缆线段114-1......114-N之类的多个海底光学缆线段，多个海底光学缆线段包括一个或多个光纤和电导体。这里使用的术语“耦合”是指由一个系统元件承载的信号被赋予“耦合”元件的任何连接、耦合、链路等。术语“信号”不一定限于光学信号，并且也包括可以经由光学通信系统100的缆线传送的功率。这种“耦合”装置不一定彼此直接连接，并且可以由可以操纵或修改这些信号的中间组件或装置分离。
光学通信系统100可以包括单端配置，如图1中所示，其中干线路径112包括单个CLS 110和PFE 104，它们位于光学通信系统100的一端处。光学通信系统100可以使用例如海水/地面返回的原理。在该实施例中，图1的光学通信系统100可以包括流过传送缆线内的单个导体的电流和经由作为返回导体操作的海水/地面的返回路径，例如，电极(未示出)可以与每个海底节点处的海水或地面接触。与在单相系统中需要至少两(2)个导体或在三相系统中需要三(3)个导体的其它AC配电方法相比，这种单端配置可以是特别有利的。
干线路径112可以包括沿着干线路径112设置的多个分支单元(BU)，例如BU 118-1......118-6。CLS 110可以提供用于配电的馈电设备(PFE)104和用于发送和接收光学信号的线路终端设备(LTE)105两者。注意，PFE 104可以不必在CLS 110处本地生成功率，并且可以获得从地面电网或其它合适的电源引入到光学通信系统100的缆线的至少一部分功率。注意，光学通信系统100可以包括诸如双端配置之类的其它配电配置，其中干线路径112可以在两个或更多个CLS之间延伸，每个CLS具有PFE，例如，如图4中所示。
PFE 104可以电耦合到干线路径112，并且更具体地，电耦合到缆线段114-1......114-N中的每一个中的一个或多个电导体。BU 118-1......118-6中的每一个可以将每个缆线段电耦合到相邻的缆线段。BU 118-1......118-6中的每一个还可以例如经由光纤光学地耦合相邻的缆线段和相关联的分支路径缆线段。例如，BU 118-1......118-6中的每一个可以包括例如快速信道通过配置，诸如光学插入/分出(add/drop)多路复用器(OADM)的滤波器布置，光学耦合器或其任何组合。因此，缆线段114-1可以经由BU 118-1电耦合且光耦合到缆线段114-2；缆线段114-3可以经由BU 118-2电耦合且光耦合到缆线段114-4，等等。BU 118-1......118-6中的每一个可以包括多个端口，例如，用于耦合到干线路径112的相应缆线段的至少第一和第二端口以及用于耦合到分支路径缆线段的第三端口。耦合到干线路径112的相应缆线段的第一和第二端口可以与耦合到分支路径缆线段的第三端口电隔离，以防止在故障状况(例如，缆线切断、组件故障等等)的情况下的破坏以及为了在维护和更换期间的安全性，并且每个端口可以被配置为支持双向功率流动，这将在下面更详细地讨论。
BU 118-1......118-6中的每一个可以支持两个分支路径通信，例如，发送/接收信道波长，以及还取决于期望的配置向沿着给定分支路径耦合的组件配电。例如，BU 118-1......118-6中的每一个可以使用诸如固定或可重新配置的OADM布置之类的滤波布置或其它合适的滤波器/耦合装置(例如，带通滤波器、块滤波器、光学耦合器等)，将信道波长光学地耦合到相关联的分支路径(例如，分支路径107、111)/从相关联的分支路径光学地耦合信道波长。注意，在某些情况下，可能期望提供从干线路径112到给定分支路径的所有信道波长。因此，每个BU(或PFBU)可以不必包括滤波装置，也不必配置为与光学通信系统100内的其它BU相同。每个BU还可以包含光纤光学开关以重新配置光纤路径。
例如分支路径107和111之类的分支路径还可以包括光学缆线段中的光纤，以提供用于光学信号的双向通信的传送路径。因此，光学通信系统100可以被配置为在节点(例如，CLS 110和分支终端、BU等)之间提供光学信号的双向通信。为了便于解释，这里的描述可以是指从一个终端到另一个终端的传送。然而，应该理解，系统100可以被配置用于节点之间的双向或单向通信。
干线和分支路径中的组件可以包括用于实现其预期功能的各种配置。例如，中继器171可以包括补偿传送路径上的信号衰减的任何光学放大器/中继器配置。例如，一个或多个中继器可以被配置为光学放大器，诸如掺铒光纤放大器(EDFA)、拉曼放大器或混合拉曼/EDFA放大器。而且，一个或多个中继器可以以光学-电学-光学配置提供，其通过将光学信号转换为电学信号、处理电学信号然后重新传送光学信号来再生光学信号。
光学通信系统100可以被配置为跨越例如海洋之类的水体的长途系统，例如，具有超过约1000km的总距离(DTotal)125。例如，长途系统可以包括大约6000-20,000km或更远的距离。例如BU 118-1......118-6之类的分支单元可以在海底环境中安置在海底上。
BU 118-1......118-6中的每一个还可以被配置为将相关联的分支路径电耦合到干线路径112，以提供由与其耦合的组件消耗的功率。例如，如图所示，分支路径107包括中继器/光学放大器171和分支终端设备120。因此，沿着分支路径107耦合的设备可以被配置为仅或至少部分地从经由干线路径112分配的功率操作。当被配置为至少部分地对经由干线路径112分配的功率操作时，分支配置106可以被准确地称为未供电或半供电分支。取决于期望的配置，分支配置也可以至少部分地自供电，例如，包括本地PFE。取决于期望的配置，每个分支路径(例如，分支路径107、111)的长度可以例如从数百千米到数千千米变化，并且可以包括光学放大器(例如，光学放大器171)以确保沿着整个长度的标称光学性能。
光学通信系统100可以实现各种功率方案，包括例如恒定电流或恒定电压分配方案。然而，光学通信系统100的各种特性，诸如从干线路径112汲取功率的组件的数量、功率消耗的程度以及干线112的总长度，可能显着地限制沿着干线112的功率可用性。例如，形成干线路径112的一个或多个海底缆线(例如，缆线段114-1......114-N)可以引入每千米(km)电阻增加约1欧姆(取决于光纤缆线特性)，例如，这可能显着降低延伸数万千米的长途系统中的功率。
因此，光学通信系统100可能具有有限的容量，该容量基于沿着干线112的功率要求和光学通信系统的总长度，例如部分地基于电阻损耗。例如，PFE 104可以被配置为沿着高达距离D1的缆线段114-1和114-3提供足够量的功率，以支持光学放大器171、BU 118-1和118-2、分支路径107和111以及与其耦合的组件的操作，组件例如是分支终端设备120和海底分配集线器(UDH)140。然而，可以基于前述光学通信系统100的功率分配限制来防止将干线路径112延伸距离D2而容纳干线路径区域109。
因此，并且根据本公开的实施例，干线路径112可以包括被配置为馈电分支单元(PFBU)的至少一个BU。例如，BU 118-3可以实现为与本公开一致的PFBU，并且还可以称为PFBU 118-3。其它BU可以被配置为功率切换分支单元(PSBU)，其可以包括简单地将相关联的分支路径电耦合到干线路径112的电路系统以及在故障情况下的隔离性能(例如，到海底的钳位)，但是PSBU不包括PFBU的双向配电性能、功率调节和其它功率调节方面，如本文中不同地公开的。
PFBU 118-3可以被配置为基本上类似于如上所述的BU，例如，包括OADM功能、滤波器、快速信道性能等，但是具有被配置为允许两个或更多个端口以经由第三端口获得用于分配的功率的附加电路系统。换句话说，PFBU 118-3可以包括被配置为经由耦合到干线段114-3的第一端口126-1和/或耦合到分支路径113的第三端口126-3获得功率以经由第二端口126-2提供输出功率的电路系统，例如，输出功率用于沿着干线路径区域109耦合的组件，更具体地说，用于沿着缆线段114-5......114-N的光学组件的消耗。PFBU 118-3的电路系统可以包括DC-DC转换器模块(DDCM)布置，其允许经由第一端口126-1(例如，itrunk)、第三端口126-3(例如，ibranch)或者第一和第三端口的组合(例如，itrunk+ibranch)获得电流。该DDCM布置可以被准确地描述为多输入、单输出转换器。表格1总结了本实施例中PFBU 118-3的各种示例DDCM转换器模式：
表格1.
模式 输入端口 输出端口
干线源 1 2
分支源 3 2或1
多/双源 1&3 2
分支馈送 1 3
PFBU 118-3可以以干线源模式操作，由此输出电流(Iout)经由第二端口126-2提供，并且仅从由缆线段114-3馈送到PFBU 118-3的第一端口126-1的干线电流(itrunk)获得。在分支源模式中，PFBU 118-3经由第二端口126-2提供输出电流(Iout)，输出电流(Iout)仅经由第三端口126-3从分支电流(ibranch)获得。在一些情况下，例如，在PFE 104发生故障的情况下，可以经由第一端口126-1供应输出电流Iout。
在双源模式、也可以被称为多源模式中，PFBU 118-3基于从第一和第三端口126-1、126-3汲取的电流(例如，分别为干线电流(itrunk)和分支电流(ibranch))的组合经由第二端口126-2提供输出电流(Iout)。具体地，取决于干线路径区域109中的组件的负载，如果期望恒定电流模式，则可以经由升压维持恒定电流设定点(例如，1安培)。例如，在负载超过可用功率达2kW的情况下，可以通过将第二端口126-2保持在比第一端口126-1相对于地的更高的电压来增加经由第二端口126-2的电压。因此，由于功率P等于I*V(P＝I*V)，所以可以增加电压以提供足够的功率。
因此，即使当需要附加的功率来服务干线区域109的组件时，经由第二端口126-2的电流也可以保持恒定。如下面将进一步讨论的，在多源模式中，从第一和第三端口126-1、126-3汲取的特定电流量可以对偏好的一个端口优先于另一个端口，也就是说不对称地从一个端口与另一个端口汲取更大比率的电流。在一些情况下，从每个端口汲取相等量的电流(例如，1：1的比率)。在分支馈送模式中，功率可以经由第一端口126-1获得，并且经由第二端口126-2仅提供给分支路径。
在任何情况下，从第一和第三端口126-1、126-3中的一个或两个汲取的电流量可以基于由PFBU的控制器(例如，图6的控制器606)实现的控制/调节方案，来提供有效的调节以维持预定的设定点，这将参考图5和图6更详细地讨论。
PFBU 118-3可以以多种操作模式中的一种操作，多种操作模式包括初始化模式、恒定电流模式、安全模式(例如，以允许修理和维护)以及恒定电压模式。在初始化模式期间，PFBU 118-3可以通过从第一或第三端口126-1、126-3汲取相对少量的功率来基本上“启动”，以随着功率变得可用将相关联的DDCM布置的至少一部分激励。因此，PFBU 118-3可以被配置为一旦经由干线路径112或相关联的分支路径使足够量的功率可用就自动初始化。虽然以下描述将第一和第三端口126-1、126-3分别称为可以单独使用或组合使用以提取电流的“输入”端口，但是本公开不必在此方面受限制。例如，第一、第二和第三端口126-1、126-2、126-3中的任何一个可以分别用作输入功率，以至少部分地为PFBU 118-3的内部负载供电以开始初始化。
然后，PFBU 118-3可以转变到初始化模式，以便例如经由光学通信系统100的光学缆线提供的光学信号和/或存储在存储器中的值，在至少部分供电时接收各种操作参数。操作参数可以包括用于PFBU 118-3的DDCM布置的表示特定操作模式的值，特定操作模式例如是恒定电流源模式或恒定电压源模式。另外，操作参数可以包括用于所识别的操作模式的预定设定点，诸如恒定电压目标值或恒定电流目标值，视情况而定。PFBU 118-3还可以接收其它操作参数，其它操作参数基于预定比率或其它阈值定义优先级方案以从例如第一端口126-1相对于第三端口126-3汲取/提取功率。例如，优先级方案可以定义给定端口的最大电流值，以限制从相同端口提取的总电流。在其它情况下，优先级方案可以强制从第一端口126-1相对于第三端口126-3汲取的功率的恒定比率，诸如1：1：(50/50)、2：1、3：1、4：1等等。因此，经由控制回路实现的优先级方案可以取决于期望的配置从每个输入端口不对称或对称地动态地汲取功率。
然后，PFBU 118-3可以使用操作参数来选择DDCM布置的操作模式、优先级方案和与操作模式相关联的设定点。在初始化之后，一旦第一端口126-1和/或第三端口126-3的测量的电流/电压电平超过阈值(例如，1安培)，则PFBU 118-3可以转变到选定的操作模式(例如，恒定电流或恒定电压)。例如，如果最近在PFE 104和干线路径112之间并且更具体地在PFE 104和缆线段114-1......114-3之间恢复功率，则功率可以以受控方式在一段时间内斜坡上升，这是因为BU 118-1......118-2中的每一个在线(online)并开始一个接一个地串联输出功率。因此，PFBU 118-3可以响应于测量到经由第一端口126-1和/或第三端口126-3可用的足够量的功率而以选定操作模式操作相关联的DDCM布置，以根据所识别的操作模式、源优先级方案和相关联的设定点来操作DDCM布置并调节功率输出。
在恒定电流模式中，PFBU 118-3寻求经由第二端口126-2输出相对恒定的电流电平。在恒定电压模式中，PFBU寻求经由第二端口126-2输出相对恒定的电压电平。下面参考图5和图6更详细地讨论由DC-DC转换器布置实现的这些模式中的每一个。
在一些情况下，光学通信系统100的多个BU(例如BU 118-1......118-6)可以各自实现为与本公开一致的PFBU。因此，干线路径112可以串联地提供多个PFBU，以便以有效的容错方式配电。例如，多个PFBU 118-1......118-6可以以恒定电流模式配置，以允许沿着缆线段114-1......114-N中的每一个的相对恒定的电流可用。另外，多个PFBU 118-1......118-6允许沿着干线路径112发生故障状况(例如，基于组件故障和/或缆线切断)，并自动隔离干线路径112的受影响部分，同时允许其它未受影响的部分保持供电。例如，在沿着缆线段114-3发生故障状况的情况下，PFBU 118-3可以自动切换到上述分支源模式。在这种情况下，PFBU 118-3可以将第一端口126-1切换到海底，例如，以隔离故障缆线段114-3。因此可以从分支路径113(其可以被称为分支路径缆线段113)并且更具体地PFE 190汲取功率，以沿着缆线段114-4、114-6、114-N供应功率。耦合到缆线段114-4、114-6、114-N的组件(诸如BU 118-4、118-5、118-6)允许分支终端150、160、170继续以内部节点方式通信。
因此，PFBU可以响应于防止或以其它方式降低分别输送到PFBU 118-3的第一和第三端口126-1、126-3的功率的故障状况，在干线源模式、分支源模式和多端口源模式之间自动切换。可替换地，或者除了在上述源模式之间自动切换之外，PFBU可以基于经由光学通信系统100的传送缆线例如从光学通信系统100的网络操作中心(NOC)接收的光学信号在源模式之间切换。
BU 118-1......118-6中的一个或多个可以配置有下行/下转换器馈送到相关联的分支路径的功率的转换器布置，诸如DDCM布置。例如，BU 118-2可以被配置为将高电压信号(例如，10千伏(kV))降压至中等电压(例如，400v)，以供耦合到分支路径111的组件消耗。海底分布集线器(UDH)140可以接收中等电压并将其转换为低电压(例如，12v)以供科学传感器、海底自动驾驶车辆(UAV)等消耗。在其它情况下，BU 118-1......118-6中的每一个可以简单地将相关联的分支路径电耦合到干线路径112而不调节/转换功率。
BU 118-1......118-6中的一个或多个可以被配置为短截PFBU(stubbed PFBU)。可以最初部署短截PFBU而没有相关联的分支路径或桥路径缆线段。在这种情况下，稍后可以例如通过船顶端取回短截PFBU，并将其耦合到相关联的分支路径或桥路径缆线段，并且更具体地耦合到短截PFBU的第三端口，以扩展光学通信系统100。这使得短截PFBU在一般意义上是用于光学通信系统100的未来扩展的占位器，同时仍然允许PFBU有利地向相关联的干线路径缆线段提供恒定电流(或恒定电压)，而没有必要在首次部署时耦合到相关联的分支路径。然后可以执行未来的升级，而不必在升级期间中断干线通行。
转到图2，示出了根据本公开的实施例的示例光学通信系统200。光学通信系统200以高度简化的形式示出，并且其它实施例在本公开的范围内。如图所示，光学通信系统包括两个干线路径，即第一干线路径234和第二干线路径236。第一和第二干线路径234、236中的每一个可以被配置为能够延伸数百至数万千米的长途系统。
第一和第二干线路径234、236中的每一个分别耦合到CLS 210、211。CLS 210、211中的每一个分别包括PFE 204、205，PFE 204、205可以被配置为在约1.0A的恒定电流强度下提供例如11kV。CLS 210、211还可以包括耦合到每个相应干线路径的诸如LTE 105之类的LTE装置，但是为了清楚起见，已经以简化形式进行了图示。取决于期望的配置，PFE 204、205中的每一个可以被配置为输出宽范围的电流电平(例如0.5A至1.5A或更高)以及宽范围的电压电平(例如1kV至15kV或更高)。注意，虽然前面的描述具体地讨论了提供示例恒定电流(例如，1.0A)的PFE 204、205，但是PFE 204、205中的每一个可以被配置为以不同的模式操作。
如进一步所示，光学通信系统200包括多个PFBU，例如沿着第一和第二干线路径234、236设置的PFBU 218-1......218-9。PFBU 218-1......218-9中的每一个可以被配置为将相关联的分支路径210-1......210-7电耦合且光耦合到它们相关联的干线路径。诸如分支终端220、250、280、294、296，光学放大器271和UDH 240、290之类的组件可以消耗经由它们相关联的干线路径分配的功率。每个分支路径消耗的特定功率量可以取决于沿着分支路径耦合的组件和给定分支路径缆线段的长度(例如，由于电阻损耗)而变化。这里提供的特定功率值不旨在是限制性的，而是仅为了清楚和易于描述而提供。
在该示例实施例中，PFBU 218-1......218-9中的每一个例如部分地基于它们的内部负载和耦合到相关联的分支路径的负载可以消耗高达约2kW的功率或更多。因此，基于电阻损耗和相关联的负载，第一干线路径234可以限于特定数量的分支路径和总距离D1。根据实施例，PFBU 218-3可以经由分支/桥路径213获得电流，以确保沿着干线路径区域209设置的组件具有足够的可用功率量。尽管在干线路径区域209中仅示出了单个PFBU 218-4，但是取决于期望的配置，可以存在任何数量的PFBU和相关联的分支配置。
在所示的实施例中，PFBU 218-3可以耦合到桥路径213的第一端，并且PFBU 218-7可以耦合到桥路径213的第二端。PFBU 218-3和218-7还可以允许在第一和第二干线234、236之间发送光学信号。图2的PFBU可以根据上面讨论的PFBU 118-3来实现，例如，利用以多输入、单输出配置来配置的DDCM布置，为简洁起见，不再重复其描述。
继续，如果沿着第一干线路径234提供的干线电流(itrunk)在PFBU 218-3的第一端口处具有大约8kW的可用功率(例如，8kVx1A＝8kW)，则仅此可能不足以为沿着干线路径区域209的消耗10kW的组合功率的组件供电。然后，PFBU 218-3可以以多源模式操作，如先前关于图1所讨论的，以从干线/桥路径213(例如，(ibridge))汲取附加功率以经由升压提供所需的附加2kW功率。因此，PFBU 218-3可以经由PFBU 218-7从分支/桥电流(例如，ibridge)获得功率，以确保干线区域209的组件具有足够的功率并且电流保持恒定，例如，假设PFBU218-3以恒定电流模式操作。如图所示，这包括从第二干线路径236汲取一部分电流，该一部分电流也称为桥电流(ibridge)，其中电流的该部分足以允许干线路径区域209的组件消耗确保持续操作所需的附加的2kW功率。为此，即使当负载(例如，10kW)超过干线路径234能够仅经由PFE 204供电时，PFBU 218-3也能够沿着干线区域209维持恒定电流。
因此，PFBU 218-7可以被准确地描述为桥接PFBU 218-7。桥接PFBU 218-7可以被配置为类似于如上所述的PFBU 118-3，例如，包括OADM功能、滤波器、快速信道性能等。桥接PFBU 218-7可以包括相关联的DDCM布置，相关联的DDCM布置包括单输入、多输出配置，由此第一端口226-1作为输入操作以经由缆线段214-1提取电流。第二和第三端口226-2、226-3分别作为输出操作，以经由分支/桥路径213和缆线段214-2......214-N提供功率，并且更具体地说，用于由沿着第二干线路径236的缆线段214-2......214-N的组件以及借助于以多源模式操作的PFBU 218-3由沿着第一干线路径234的干线区域209设置的组件消耗。与PFBU 218-7相关联的这种DDCM布置可以被准确地描述为单输入、多输出转换器。表格2总结了该实施例中PFBU 218-7的各种示例DDCM转换器模式。
表格2.
模式 输入端口 输出端口
干线输出 1 2
桥输出 1 3
多输出 1 2、3
PFBU 218-7可以以干线输出模式操作，由此仅经由第二端口226-2提供输出电流(Iout)，例如，排除第三端口226-3。换句话说，干线输出模式使PFBU 218-7仅沿着第二干线路径236输出电流，以向例如缆线段214-2、214-N提供功率。在分支输出模式中，PFBU 218-7经由第三端口226-3提供桥电流(Ibridge)，以排除经由第二端口226-2提供电流。在双输出模式或多输出模式中，PFBU 218-7经由第三端口226-3提供桥电流(ibridge)，并经由第二端口226-2提供输出电流(iout)。第三端口226-3可以基于相关联的第一设定点来调节输出桥电流(ibridge)。第一设定点可以是PFBU 218-7接收的操作参数之一，如上面关于图1所讨论的。可以通过具有相关联的第二设定点的PFBU 218-7以类似的方式调节第二端口226-2。取决于期望的输出，第一和第二设定点可以不同或相同。
在一些情况下，PFBU 218-7可以优先经由第二端口226-2的输出，以确保干线路径236被充分供电。换句话说，在沿着干线路径236的需求增加超过分别维持第二和第三端口226-2、226-3的第一和第二设定点所需的功率的情况下，PFBU 218-7可以减少或以其它方式停止经由第三端口226-3的功率输出。可替换地，取决于期望的配置，PFBU 218-7还可以优先经由第三端口226-3的偏好输出的功率。在来自PFE 205的可用功率量小于阈值(例如，<4kW)的情况下，PFBU 218-7可以取决于所实现的优先级方案切换到干线输出模式或桥输出模式。在以上示例中讨论的所提供的功率值不旨在是限制性的，并且其它功率值也在本公开的范围内。
图3示出了根据本公开的实施例的另一示例光学通信系统300。如图所示，故障状况301(例如，缆线切断或组件故障)使缆线段314-3......314-N与PFE 304电解耦。因此，沿着第一缆线段314-1设置的例如光学放大器371、BU 318-1和分支终端320之类的组件保持被供电。然而，沿着缆线段314-2......314-N的例如BU 318-2......318-5、UDH 340、分支终端350、370之类的组件可能由于故障301而变得未被供电并且可能导致沿着干线路径334的受影响/故障部分的通信丢失。
BU 318-3可以实现为根据本公开的PFBU。因此，PFBU 318-3可以从当前模式(例如，如上关于图1所讨论的干线源模式)转变到故障恢复模式。例如，PFBU 318-3可以包括相关联的DDCM布置，相关联的DDCM布置包括如上所讨论的单输入、多输出配置，由此可以经由分支路径315获得功率。具体地，第三端口326-3可以通过分支路径315耦合到PFE 305。在一些情况下，PFE 305可以设置在平台上，或者例如可以作为地面PFE设置在陆地中。PFBU318-3可以经由第三端口326-3提取电流，并且可以分别经由第一和第二端口326-1、326-2输出该电流作为第一输出电流351和第二输出电流352。
图4示出了根据本公开的实施例的光学通信系统400的另一示例。为了简单和易于描述，光学通信系统400以高度简化的形式示出。如图所示，光学通信系统400包括由PFE404、406供电的双端馈电干线缆线。PFE 404和406可以位于例如相对的缆线登陆站处。PFE404、406中的每一个可以被配置成为沿着干线路径412的负载供应例如高达10kW的功率，并且PFE 408可以被配置成为沿着分支路径410的负载(例如，光学放大器471、分支终端设备等)供应例如高达2kW的功率。PFE 408可以被配置为在正常操作下为整个分支路径410提供单端功率，并且PFBU 418可以通过将位于分支路径410下方例如几百米处虚拟地(未示出)维持在低功率/电压来在分支路径410的干线端保持“带电(live)”。
当故障部位401发生(例如，由于缆线切断引起的分流故障)时，PFBU 418可以通过将电压和/或电流与相关联的阈值进行比较来检测故障状况。作为响应，PFBU 418然后可以自动地重新配置输出以相应地进行补偿。可替换地，或者除了自动重新配置之外，PFBU 418可以发送信号来发出警报以通知缆线站已经发生故障状况。在任何情况下，当PFBU 418检测到超过阈值的电压/功率改变时，PFBU 418可以通过从干线路径412汲取功率来响应检测到的故障部位401，以保持分支路径410被供电到分流故障。PFE 408可以继续为分支路径410的未受影响部分供电。在发生这样的故障并且功率折中而不是(一个或多个)数据承载光纤的情况下，光学放大器471保持被供电/带电，并且因此分支路径410保持可操作以允许到/从分支路径410的通信。这有利地允许在分支重新被供电时干线保持可操作。
图5示出了与本公开的实施例一致的示例分支配置500的图。如图所示，分支配置500包括经由光纤耦合到干线路径(例如，图1的干线路径112)的PFBU 518。为了清楚和实用，PFBU 518以高度简化的形式示出。如进一步所示，PFBU 518耦合到干线路径112的干线缆线段514-1、514-2，干线缆线段514-1、514-2包括干线光纤550......556和电导体558、560。干线缆线段514-1可以被称为第一干线缆线段514-1，并且第二干线缆线段514-2可以被称为第二干线缆线段514-2。PFBU 518可以支持冗余的东西配置，由此可以经由沿相反方向行进的信号冗余地传送和接收光学信号。PFBU 518还耦合到分支缆线段517，其中分支缆线段517提供分支光纤564、566和电导体562。
干线路径112可以承载由分支配置500管理的快速信道和本地信道。例如，源自CLS110(图1)的信号可以包括占用一个或多个信道(例如，快速信道和本地信道)的一个或多个信息信号。同样地，源自分支终端120的信号也可以包括占用一个或多个信道(例如，本地信道)的一个或多个信息信号。承载信息信号的信道也可以称为使用信道。干线和分支信号还可以包括在没有信息信号的信道(称为未使用信道)上加载信号，以维持均匀的信道加载。加载信号可以包括诸如宽带噪声之类的非信息承载信号，宽带噪声例如是ASE噪声、ASE噪声频带或虚拟音调。虚拟音调通常是指以特定波长为中心并且不承载信息或通行的光能。
任何快速信道可以直接通过PFBU/BU单元从始发干线终端传递到干线路径而不会中断。一个或多个本地信道可以从干线路径112分出或者在PFBU单元处插入到干线路径112。PFBU单元518可以被配置为分出(即，提取)承载源自CLS 110的信息信号的一个或多个本地信道波长。然后可以将分出的本地信道上的信息信号传递给分支终端设备。PFBU 518还可以被配置为将承载源自相关联的分支/桥设备的信息信号的一个或多个本地信道波长插入(即，插入)到干线路径112。所得到的WDM光学信号，即包括插入的信息信号，然后可以传递到干线路径112上(例如，传递到PFBU 518之后的段514-2上)。承载源自其它终端的信息信号的本地信道可以由PFBU 518类似地插入和/或分出。回想两个干线可以经由诸如上面关于图2讨论的桥路径213之类的桥路径连接，桥路径光耦合且电耦合第一和第二干线。因此，第一干线路径的节点可以使用如本文中各种公开的桥路径，经由PFBU以双向或单向方式与第二干线路径的节点通信。
如图所示，快速信道从第一干线缆线段514-1通过分支配置500传递到第二干线缆线段514-2，反之亦然。一个或多个本地信道(也称为分出信道)可以经由分支光纤566提供的分出分支路径从干线路径112通过分支配置500传递到分支/桥。一个或多个本地信道(也称为插入信道)可以从插入分支光纤564提供的插入分支路径通过分支配置500传递到干线路径112。
本地信道波长的插入和分出通常被称为光学插入分出多路复用(OADM)。例如，为了在分支配置500中实现OADM，分支配置500可以实现以下功能：分路、滤波和组合。分路功能涉及将一个输入光纤上的光学功率分路成两个或多个输出光纤。光学耦合器是可以实现分路功能的装置的一个示例。滤波功能涉及阻挡来自一个或多个输出光纤的输入光谱(即，一个或多个波长)的至少一部分，同时允许其它波长传递。例如，可以使用诸如薄膜光学滤波器和光纤布拉格光栅之类的技术来实现传送一些波长并阻挡一个或多个特定波长的光学滤波器。滤波功能还可以涉及使用不区分光学波长的滤波器配置(例如，衰减器和全通滤波器)进行滤波。组合功能涉及将来自两个或更多个源的光学信号合并到单个输出光纤上。光学耦合器是可以实现组合功能的装置的一个示例。
可以使用固定光学特性的光学装置来实现本公开中引用的海底分支配置中的OADM功能。还可以使用光学装置来实现OADM功能，对于该光学装置，可以使用到装置的本地或远程控制信号在安装的分支配置中改变或控制光学耦合和/或光学滤波特性。在一个示例中，海底系统操作员可以将控制命令传送到PFBU 518单元作为通过海底系统缆线中的光纤传送的光学信号。可以用于提供OADM功能的可控光学装置的示例包括但不限于光学开关、可调光学滤波器、可变光学衰减器、波长选择开关/滤波器、光学分路器和可重新配置光学插入分出多路复用器(ROADM)。
可以经由OADM组件534利用分路和组合功能来实现PFBU 518。例如，OADM组件534可以包括用于传递干线路径的总光谱中的分支路径所需的那部分的分出带通滤波器(BPF-D)、用于传递分支路径光谱中的要插入到干线路径的那部分的插入带通滤波器(BPF-A)以及用于拒绝或阻挡在插入信道波长时重复使用干线路径信道波长的带阻滤波器(BRF)。
还可以用DDCM布置501实现PFBU 518。DDCM布置501可以将干线路径112与相关联的分支路径电隔离，并且可以例如经由缆线段514-1、514-2从其中提取功率。PFBU 518可以调节所提取的功率，例如，从高电压HV下转换为中等电压MV，并且向分支/桥供应所提取和调节的功率。注意，DDCM布置501内的电流可以在多个方向上流动，这取决于为PFBU选择的特定操作模式，如前面关于图1-图4所讨论的，为简洁起见，不再重复。
DDCM布置501包括功率和遥测布置510，HV开关512、516、519和DDCM 515。功率和遥测布置510可以包括适合于经由干线112发送和接收例如信道波长的电路系统和组件。功率和遥测布置510可以使用接收的信道波长来调整DDCM布置501的操作，例如取决于期望的配置，施加诸如设定点、源模式(恒定电流、恒定电压)之类的新操作参数，闭合/断开HV开关512、516、519中的一个或多个以及向缆线站发送警报。功率和遥测布置510还可以包括经由干线112供电的电源，例如，以向PFBU 518的内部负载(诸如，DDCM 515)供电。
HV开关512、516、519可以被配置为例如在故障状况的情况下或为了确保对PFBU518执行维修时的安全性，将输入端口(例如，DDCM 515的端口626-1、626-2、626-3(图6))可切换地耦合到海底524。例如，海底524可以是阴极和/或阳极。
取决于期望的模式，DDCM 515可以被配置为如上面关于图1所讨论的以多输入、单输出转换器模式操作，和/或如上面关于图2所讨论的以单输入、多输出转换器模式操作。在一些情况下，PFBU 518可以取决于给定光学通信系统的配电需求在模式之间切换。例如，PFBU 518可以在从分支路径和干线路径两者获得功率的模式(例如，双输入模式)下操作，以向干线路径112的下游部分(例如，图1的干线区域109)供电。响应于PFBU 518确定与干线缆线段514-1相关联的故障，PFBU 518可以切换到双输出功率模式，从而从分支/桥汲取功率继续为干线路径112的东部和干线路径112的未受影响的西部供电。
转到图6，根据本公开的实施例示出了适合于在PFBU 518中使用的一个示例DDCM515A。如图所示，DDCM 515A包括第一、第二和第三端口626-1、626-2、626-3，每个端口被配置为耦合到缆线段的电导体。例如，第一端口626-1可以被配置为耦合到第一干线缆线段514-1的电导体558，第三端口626-3可以被配置为耦合到分支缆线段517的电导体562，并且第二端口626-2可以被配置为耦合到第二干线缆线段514-2的电导体560。DDCM 515A可以被配置为从第一和第二端口626-1、626-2中的一个或两个提取电流，以经由第三端口626-3向分支提供功率。
在其它情况下，第一和第二端口626-1和626-2可以分别耦合到例如干线路径缆线段114-3之类的第一干线路径缆线段以及例如分支路径缆线段113之类的分支/桥缆线段，用于向例如干线路径缆线段114-4之类的第二干线路径缆线段提供功率，如上面参考图1所讨论的。因此，DDCM 515A的该实施例可以提供多输入、单输出配置，但是其它配置也在本公开的范围内。
如进一步所示，DDCM 515A包括钳位器602、第一和第二转换器604-1和604-2、控制器606、整流器614、滤波器616和钳位器608。控制器606可以经由功率和遥测布置510中的电源被供电，功率和遥测布置510例如可以从沿着干线路径提供的高电压提供例如中等电压或低电压之类的可用电压。注意，在一些情况下，控制器606在功率和遥测布置510内实现，并且可以不必是如图所示的分离组件。
控制器606可以实现为微处理器、处理器、电路系统、现场可编程门阵列(FPGA)或任何其它合适的控制器装置。第一和第二转换器604-1、604-2可以被配置为产生经调节的DC电压，然后可以对经调节的DC电压进行斩波(chop)以产生AC信号。然后，AC可以通过用于隔离的变压器，然后可以分别经由整流器614和滤波器616进行整流和滤波，以产生DC输出。例如，输出上的钳位器608可以确保缆线被放电以保证工人的安全。输入上的钳位器602在缆线故障期间使转换器周围的浪涌电流转向(例如，以提供直通)。钳位器602还可以在每个干线缆线上钳位到地，以在对相应干线缆线进行修理时保护工作。
因此，第一和第二转换器604-1、604-2可以提供两个功率级。第一和第二转换器604-1、604-2中的每一个可以包括升压转换器(未示出)和斩波器(未示出)。例如，第一和第二转换器604-1、604-2可以配置有半桥(例如，两个晶体管配置)或全桥(例如，四个晶体管配置)切换布置。取决于当前的操作模式，第一和第二转换器604-1、604-2中的每一个可以通过例如经由控制器606的软切换(例如，PWM信号)来操作，以从第一和第二转换器626-1、626-2中的一个或两个引导线路电流的一些部分。其它功率调节方案在本公开的范围内，并且本公开不必限于PWM实现。另外，可以利用公共变压器，在输出级处磁通量增加功率。在任何情况下，第一和第二转换器604-1、604-2可以将升高的电流馈送到斩波器，每个相应的斩波器驱动隔离变压器630的初级绕组。隔离变压器630可以在第一和第二端口626-1、626-2与第三端口626-3之间提供电流隔离(galvanic isolation)。
第一和第二转换器604-1、604-2的每个升压转换器可以分别经由第一和第二脉冲宽度调制(PWM)信号由控制器606驱动，其中第一PWM信号不同于第二PWM信号。控制器606可以基于第一和第二PWM信号从第一和第二端口626-1、626-2中的每一个汲取不对称负载。因此，控制器606可以从第一和第二端口626-1、626-2汲取不同量的功率，以实现期望的输出电流/电压。
取决于期望的配置，第一和第二转换器604-1、604-2中的每一个可以被配置为相同或不同。除了增加了确保切换第一和第二转换器604-1、604-2以选择性地从第一和第二端口626-1、626-2中的每一个提取电流的控制方案之外，例如端口626-3的输出的调节与单输入转换器的调节相对类似。以这种方式切换可以确保第一转换器604-1被“接通”，而第二转换器604-2被“关断”，反之亦然，以防止输入同时通过两个端口。在转换器604-1、604-2中的每一个被“接通”的时间期间，电流流过端口626-1、626-2。通过控制第一转换器604-1相对于第二转换器604-2接通期间的时间比例，可以控制输入电流的比率。在实施例中，第一和第二端口626-1、626-2之间的输入电流的比率不一定取决于总输出负载电流，只要用于第一和第二转换器604-1、604-2中的每一个的例如第一和第二PWM信号之类的占空比控制以经由第一端口626-1和第二端口626-2的输入的比率维持基本恒定的方式缩放两个输入电流时间。
在某些情况下，DDCM 515A可以通过周期内切换方案或其它方案(诸如，逐周期操作)输出恒定电流或恒定电压。输出电压可以通过等式(1)的比率来控制：
Figure GDA0003400315920000221
其中(D)是占空比，(PW)是第一和第二转换器604-1、604-2的组合“接通”时间，并且(T)是信号的总时段。为了保持平均输入电流的比率近似恒定，来自第一转换器604-1相对于第二转换器604-2的输入电流的以下比率可以保持基本恒定：
Figure GDA0003400315920000231
其中(Tin_1)表示第一转换器604-1的导通时间，并且(Tin_2)表示第二转换器604-2的导通时间。因此，可以通过变化占空比来调节输出电压，这可以在不必改变第一和第二端口626-1、626-2之间的输入电流比率的情况下执行。以这种方式控制输出电压允许PFBU在第三端口626-3处维持恒定电流或恒定电压输出。
根据本公开的一个方面，公开了一种光学系统。该光学系统包括：至少一个缆线登陆站(CLS)，耦合到第一干线路径，该第一干线路径包括至少第一干线路径缆线段和第二干线路径缆线段，第一和第二干线路径缆线段中的每一个包括分别具有至少一个电导体的海底缆线；以及至少一个馈电分支单元(PFBU)，位于海底环境中，耦合在第一和第二干线路径缆线段之间，PFBU具有DC/DC转换器(DDCM)布置，DC/DC转换器(DDCM)布置具有电耦合到第一干线路径段的至少一个电导体的第一端口、电耦合到第二干线路径段的至少一个电导体的第二端口以及电耦合到分支路径缆线段的电导体的第三端口，其中DDCM布置至少部分地基于经由耦合到第一干线路径段的至少一个电导体的第一端口接收的第一输入电流和经由耦合到分支路径缆线段的电导体的第三端口接收的第二输入电流，维持经由第二端口的恒定的输出电流电平。
根据本公开的另一方面，公开了一种光学通信系统。该光学通信系统包括：第一缆线登陆站(CLS)，耦合到第一干线路径，该第一干线路径包括至少第一干线路径缆线段和第二干线路径缆线段，第一和第二干线路径缆线段中的每一个包括分别具有至少一个电导体的海底缆线；以及第二CLS，耦合到第二干线路径，该第二干线路径包括至少第一干线路径缆线段和第二干线路径缆线段，第一和第二干线路径缆线段中的每一个分别包括具有至少一个电导体的海底缆线；以及第一馈电分支单元(PFBU)，电耦合在第一干线路径的第一和第二干线路径缆线段之间；第二PFBU，电耦合在第二干线路径的第一和第二干线路径缆线段之间，第二PFBU经由桥路径缆线段电耦合到第一PFBU，并且其中第一PFBU被配置为从第二PFBU接收桥电流，并至少部分地基于所接收的桥电流向第一干线路径的第一和第二干线路径缆线段中的至少一个提供输出电流。
根据本公开的另一方面，公开了一种用于在光学通信系统内众包(crowdsouring)功率的方法。该方法包括将馈电设备耦合到干线路径；将多个馈电分支单元(PFBU)串联耦合到干线路径，每个PFBU被配置为经由第一端口接收第一恒定电流并经由第二端口输出第二恒定电流；将分支路径耦合到每个PFBU的第三端口；并且通过一个或多个PFBU选择性地从至少一个分支路径中提取第三电流，并且至少部分地基于所提取的第三电流经由第二端口提供第二恒定电流。

Claims (14)

1.一种光学系统(100)，包括：
至少一个缆线登陆站(110)，该至少一个缆线登陆站(110)耦合到第一干线路径(112)，该第一干线路径(112)包括至少第一干线路径缆线段(114-3)和第二干线路径缆线段(114-4)，第一和第二干线路径缆线段(114-3、114-4)中的每一个分别包括具有至少一个电导体的海底缆线(114)；和
至少一个馈电分支单元(118-3)，该至少一个馈电分支单元(118-3)位于海底环境中且耦合在第一和第二干线路径缆线段(114-3、114-4)之间，馈电分支单元(118-3)具有DC/DC转换器布置(501)，该DC/DC转换器布置(501)具有电耦合到第一干线路径段(114-3)的至少一个电导体的第一端口(626-1)、电耦合到第二干线路径段(114-4)的至少一个电导体的第二端口(626-2)以及电耦合到分支路径缆线段(113)的电导体的第三端口(626-3)，
其中，DC/DC转换器布置(501)至少部分地基于经由耦合到第一干线路径段(114-3)的至少一个电导体的第一端口(626-1)接收的第一输入电流和经由耦合到分支路径缆线段(113)的电导体的第三端口(626-3)接收的第二输入电流，维持经由第二端口(626-2)的恒定的输出电流电平，其中所述第二输入电流由与分支路径缆线段(113)相关联的馈电设备(190)提供。
2.根据权利要求1所述的光学系统(100)，其中DC/DC转换器布置(501)还包括耦合到第一端口(626-1)的第一转换器级和耦合到第三端口(626-3)的第二转换器级。
3.根据权利要求2所述的光学系统(100)，其中第一转换器级和第二转换器级包括全桥切换布置。
4.根据权利要求2所述的光学系统(100)，其中DC/DC转换器布置(501)还包括耦合到第一转换器级和第二转换器级的控制器(606)。
5.根据权利要求4所述的光学系统(100)，其中，控制器(606)被配置为向第一转换器级提供第一脉冲宽度调制信号，并且向第二转换器级提供第二脉冲宽度调制信号，以使得第一转换器级和第二转换器级分别提取第一电流电平和第二电流电平。
6.根据权利要求5所述的光学系统(100)，其中，控制器通过相对于第二脉冲宽度调制信号的占空比变化第一脉冲宽度调制信号的占空比，来变化相对于第三端口经由第一端口接收的电流量。
7.根据权利要求6所述的光学系统(100)，其中，第一脉冲宽度调制信号的占空比和第二脉冲宽度调制信号的占空比之间的差异保持恒定。
8.根据权利要求6所述的光学系统(100)，其中，第一脉冲宽度调制信号和第二脉冲宽度调制信号的相关联的占空比至少部分地基于优先级方案，以不对称地相对于第三端口从第一端口汲取功率。
9.根据权利要求1所述的光学系统(100)，其中，至少一个馈电分支单元(118-3)包括多个高电压开关(512、516、519)，高电压开关(512、516、519)中的每一个耦合到DC/DC转换器布置(501)的第一、第二和第三端口(626-1、626-2、626-3)中的相应一个并且能够切换地耦合到海底(524)以用于隔离目的。
10.根据权利要求1所述的光学系统，其中DC/DC转换器布置(501)的第一和第二端口(626-1、626-2)与DC/DC转换器布置(501)的第三端口(626-3)电隔离。
11.根据权利要求9所述的光学系统(100)，其中DC/DC转换器布置(501)的端口之间的电隔离包括由至少一个隔离变压器(630)提供的电流隔离。
12.根据权利要求1所述的光学系统(100)，其中馈电分支单元(118-3)包括被配置为提供光学插入分出多路复用OADM功能的至少一个分路器或波长选择滤波器。
13.一种用于在光学通信系统(100)内众包功率的方法，该方法包括：
将馈电设备(104)耦合到干线路径(112)；
将多个馈电分支单元(118-3、118-4、118-5、118-6)串联耦合到干线路径(112)，馈电分支单元(118-3、118-4、118-5、118-6)中的每一个被配置为经由第一端口(1、3)接收第一恒定电流，并经由第二端口(2)输出第二恒定电流；
将分支路径(113)耦合到馈电分支单元(118-3、118-4、118-5、118-6)中的每一个的第三端口(126-3)；以及
通过馈电分支单元(118-3、118-4、118-5、118-6)中的一个或多个选择性地从分支路径(113)中的至少一个中提取第三电流，并至少部分地基于所提取的第三电流经由第二端口(126-2)提供第二恒定电流，其中第三电流由与至少一个分支路径中的每一个相关联的馈电设备(190)提供。
14.根据权利要求13所述的方法，其中馈电分支单元(118-3、118-4、118-5、118-6)中的一个或多个响应于沿着干线路径(112)的破坏由干线路径的馈电设备(104)提供的功率的故障状况，从相关联的分支路径提取第三电流。
CN201880016314.7A 2017-03-16 2018-02-20 光学系统和用于在光学通信系统内众包功率的方法 Active CN110419167B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/461,448 2017-03-16
US15/461,448 US10110321B2 (en) 2017-03-16 2017-03-16 Techniques for providing adaptive power distribution using a multi-node network of power feed branching units (PFBUs) and an undersea optical communication system using same
PCT/IB2018/051029 WO2018167585A1 (en) 2017-03-16 2018-02-20 Techniques for providing adaptive power distribution using a multi-node network of power feed branching units (pfbus) and an undersea optical communication system using same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110419167A CN110419167A (zh) 2019-11-05
CN110419167B true CN110419167B (zh) 2022-03-29

Family

ID=61386874

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880016314.7A Active CN110419167B (zh) 2017-03-16 2018-02-20 光学系统和用于在光学通信系统内众包功率的方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10110321B2 (zh)
EP (1) EP3596834B1 (zh)
JP (1) JP7134992B2 (zh)
CN (1) CN110419167B (zh)
WO (1) WO2018167585A1 (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110383717B (zh) * 2017-03-17 2022-10-25 日本电气株式会社 光海底线缆系统和光海底中继设备
JP2021517399A (ja) * 2018-03-06 2021-07-15 ネプチューン サブシー アイピー リミテッド 改善されたリピータ給電
US10777336B1 (en) * 2019-04-12 2020-09-15 Subcom, Llc Branching unit for power distribution
US11057074B2 (en) * 2019-07-18 2021-07-06 Cosemi Technologies, Inc. Data and power communication cable with galvanic isolation protection
US11784481B2 (en) * 2019-12-04 2023-10-10 Subcom, Llc Submarine cable architecture with redundancy for facilitating shared landing site
US11165500B2 (en) 2020-02-21 2021-11-02 Mobix Labs, Inc. Cascadable data communication cable assembly
US11175463B2 (en) 2020-02-21 2021-11-16 Mobix Labs, Inc. Extendable optical-based data communication cable assembly
US11177855B2 (en) 2020-02-21 2021-11-16 Mobix Labs, Inc. Extendable wire-based data communication cable assembly
US11487063B2 (en) * 2020-03-31 2022-11-01 Subcom, Llc Pair routing between three undersea fiber optic cables
US11483077B2 (en) * 2020-06-12 2022-10-25 Subcom, Llc Optical switching and electrical powering architecture for undersea mesh networking
US20230308189A1 (en) * 2020-07-29 2023-09-28 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Optical feeding system
CN114825246B (zh) * 2021-01-19 2024-03-08 华海通信技术有限公司 一种分支器、海缆系统及断缆切换方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1096702A2 (en) * 1999-11-01 2001-05-02 Alcatel Branching unit and system for underwater optical communication
US7102257B2 (en) * 2002-02-14 2006-09-05 Nec Corporation Submarine cable power feeding system
JP2007081875A (ja) * 2005-09-14 2007-03-29 Mitsubishi Cable Ind Ltd 告知放送システム
CN101836378A (zh) * 2007-07-23 2010-09-15 泰科电子海底通信有限责任公司 海下光通信系统中的元件之间的发信号
CN102934377A (zh) * 2010-06-03 2013-02-13 阿尔卡特朗讯 在海水下传输电力并提供光纤通信的系统和方法
CN203038723U (zh) * 2012-12-28 2013-07-03 上海飞航电线电缆有限公司 光电复合电缆
CN104639260A (zh) * 2013-11-14 2015-05-20 派得泰科股份公司 用于光通信链路的支路单元
CN104798324A (zh) * 2012-11-30 2015-07-22 阿尔卡特朗讯 用于提供水下通信数据的系统和方法
WO2016092806A1 (ja) * 2014-12-10 2016-06-16 日本電気株式会社 給電路分岐装置及び給電路分岐方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0734550B2 (ja) 1987-02-02 1995-04-12 富士通株式会社 給電路切替回路
GB2252686A (en) 1991-02-08 1992-08-12 Stc Plc Power feed branching unit for submarine telecommunications systems
JP3341245B2 (ja) * 1995-12-21 2002-11-05 ケイディーディーアイ株式会社 給電路切替回路
JPH11186959A (ja) * 1997-12-19 1999-07-09 Kdd 給電線接続回路及び光伝送システム
US7233744B1 (en) 1999-10-07 2007-06-19 Tyco Telecommunications (Us) Inc. Power feed arrangement using aggregate segments
US6496626B2 (en) * 2000-12-21 2002-12-17 Nortel Networks Limited Telecommunications system power supply
JP4344791B2 (ja) * 2002-10-21 2009-10-14 日本電気株式会社 海底ケーブルシステム及び海底給電分岐装置
DE10312549B3 (de) 2003-03-21 2004-08-26 Hüttinger Elektronik Gmbh + Co. Kg Gasentladungsprozess-Spannungsversorgungseinheit
US7085456B1 (en) * 2004-10-22 2006-08-01 Red Sky Subsea Ltd. Electrical and optical isolating unit for an undersea branching unit
US8750707B2 (en) * 2011-04-13 2014-06-10 Tyco Electronics Subsea Communications Llc System and method for establishing secure communications between transceivers in undersea optical communication systems
JP6044274B2 (ja) * 2012-10-31 2016-12-14 富士通株式会社 給電路切替装置及び給電システム
US20160049788A1 (en) * 2014-08-15 2016-02-18 Ragingwire Data Centers, Inc. Electrical power bypass tool and method
US9559776B2 (en) * 2015-01-21 2017-01-31 Google Inc. Locally powered optical communication network
US9749082B2 (en) * 2015-02-25 2017-08-29 Tyco Electronics Subsea Communications Llc Optical communication system with a hierarchical branch configuration
US9712274B2 (en) * 2015-02-25 2017-07-18 Tyco Electronics Subsea Communications Llc Optical communication system with a hierarchical branch configuration

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1096702A2 (en) * 1999-11-01 2001-05-02 Alcatel Branching unit and system for underwater optical communication
US7102257B2 (en) * 2002-02-14 2006-09-05 Nec Corporation Submarine cable power feeding system
JP2007081875A (ja) * 2005-09-14 2007-03-29 Mitsubishi Cable Ind Ltd 告知放送システム
CN101836378A (zh) * 2007-07-23 2010-09-15 泰科电子海底通信有限责任公司 海下光通信系统中的元件之间的发信号
CN102934377A (zh) * 2010-06-03 2013-02-13 阿尔卡特朗讯 在海水下传输电力并提供光纤通信的系统和方法
CN104798324A (zh) * 2012-11-30 2015-07-22 阿尔卡特朗讯 用于提供水下通信数据的系统和方法
CN203038723U (zh) * 2012-12-28 2013-07-03 上海飞航电线电缆有限公司 光电复合电缆
CN104639260A (zh) * 2013-11-14 2015-05-20 派得泰科股份公司 用于光通信链路的支路单元
WO2016092806A1 (ja) * 2014-12-10 2016-06-16 日本電気株式会社 給電路分岐装置及び給電路分岐方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2018167585A1 (en) 2018-09-20
JP2020515152A (ja) 2020-05-21
CN110419167A (zh) 2019-11-05
EP3596834B1 (en) 2022-04-27
JP7134992B2 (ja) 2022-09-12
US10110321B2 (en) 2018-10-23
EP3596834A1 (en) 2020-01-22
US20180269990A1 (en) 2018-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110419167B (zh) 光学系统和用于在光学通信系统内众包功率的方法
KR101625427B1 (ko) 해저에서 전력을 전송하고 광 섬유 통신들을 제공하기 위한 시스템 및 방법
EP2393220B1 (en) Undersea optical and electrical distribution apparatus
KR102113452B1 (ko) 서브시 광 통신 네트워크
US10721001B2 (en) Submarine optical cable shore landing apparatus
CN107534461B (zh) 供电路径切换装置、供电路径切换系统和供电路径切换方法
EP2393221B1 (en) Undersea power distribution system
US20200402685A1 (en) Branching unit for power distribution
US11489312B2 (en) Amplified optical link having a fault-protection capability
US20220286203A1 (en) Optical submarine branching apparatus, optical submarine cable system, switching method, non-transitory computer-readable medium
CN109075865A (zh) 光控制装置和光分支装置
US11483077B2 (en) Optical switching and electrical powering architecture for undersea mesh networking
EP3692658B1 (en) Power delivery in submarine optical communication systems using power feed converters
Phibbs et al. NEPTUNE stage I network architecture
JP2018078452A (ja) 光海底ケーブルシステム及び分岐装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant