JP6421824B2 - 給電路分岐装置及び給電路分岐方法 - Google Patents

給電路分岐装置及び給電路分岐方法 Download PDF

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Description

本発明は、給電路分岐装置及び給電路分岐方法に関し、特に、海底ケーブルの給電路を分岐するための給電路分岐装置及び給電路分岐方法に関する。
海底ケーブルシステムでは、海底ケーブルを複数の経路へ分岐させるために海底分岐装置が用いられる。一般に、海底分岐装置や、海底ケーブルの中途に設置された海底中継器への給電は、陸上局の定電流電源から行われる。
図6は、一般的な海底ケーブルシステム900の構成を示すブロック図である。海底ケーブルシステム900は、トランク局1、トランク局2、ブランチ局3及び海底分岐装置90を備える。トランク局1、2及びブランチ局3は陸上局である。海底分岐装置90は海底に設置される。トランク局1、2及びブランチ局3と海底分岐装置90との間は、それぞれ海底ケーブル51〜53によって接続される。海底ケーブル51〜53は、伝送される信号を増幅するために所定の間隔で設置された海底中継器41〜43を含み、信号を伝送する伝送路及び海底中継器41〜43などの海底に設置される機器に電源を供給するための給電路を備える。海底ケーブル51〜53の給電路には金属導体が用いられ、伝送路には光ファイバが用いられることが多い。
海底分岐装置90は、分岐ユニット94を備える。分岐ユニット94は、海底ケーブル51〜53の給電路の接続の切替機能、及び、海底ケーブル51〜53の給電路をシーアースに接続して接地する機能を備える。海底ケーブルシステム900は、伝送される信号の経路の切替機能をも備える。以下では、海底ケーブルシステム900の給電路の切替機能について説明する。
図6に示されたトランク局1は正電圧(+給電)の定電流源を備え、トランク局2は負電圧(−給電)の定電流源を備える。トランク局1からの給電電流Aは、海底ケーブル51、海底分岐装置90及び海底ケーブル52を経由してトランク局2へ流れる。ブランチ局3は正電圧(+給電)の定電流源であり、ブランチ局3からの給電電流Bは、ブランチ局3から海底ケーブル53を経由して海底分岐装置90に向かって流れ、分岐ユニット94においてシーアースに接続される。
図7は、図6の海底ケーブルシステム900において、海底ケーブル51が「X」印の位置で切断された場合の給電路を示すブロック図である。分岐ユニット94は、海底ケーブル51の障害を検知すると、海底分岐装置90に収容された海底ケーブル51の端部をシーアースに接続する。そして、分岐ユニット94は、海底ケーブル52の給電路と海底ケーブル53の給電路とを接続する。その結果、ブランチ局3からの給電電流は、海底ケーブル53、海底分岐装置90、海底ケーブル52を経由してトランク局2に流れる。トランク局2及びブランチ局3による給電は定電流で行われるため、図7に示される給電路では、ブランチ局3の給電電流Bはトランク局2の給電電流Aと等しい必要がある。海底ケーブル52、53への給電により、トランク局2とブランチ局3との間の通信が維持される。
本発明に関連して、特許文献1及び特許文献2には、給電路の切替技術が記載されている。
特表平11−510350号公報 特開平09−181654号公報
図6及び図7で説明したように、海底ケーブルシステム900では、海底ケーブル51の障害による給電路の切り替えが発生すると、それまで接続されていなかった海底ケーブル52、53の給電路が海底分岐装置90によって接続される。その結果、トランク局2とブランチ局3との間で新たな給電路が形成される。このため、接続される可能性がある給電路の給電電流は、全て同一である必要がある。すなわち、図7では、ブランチ局3の給電電流Bは給電電流Aに等しい必要がある。従って、トランク局1、2が接続された既設の海底ケーブルシステムに海底分岐装置90、ブランチ局3及び海底ケーブル53を増設する場合には、ブランチ局3の給電電流の仕様を、トランク局1、2の給電電流の仕様に合致させる必要がある。このような給電仕様の制約は、海底ケーブルの増設を困難とするとともに、給電回路の設計コストの上昇をもたらす。特許文献1、2には給電路の切替技術が記載されているが、海底ケーブルの増設に伴うこのような課題を解決する手段への言及がない。
(発明の目的)
本発明は、給電電流の制約に起因するケーブルの増設の困難及びコストの上昇という課題を解決するための技術を提供することを目的とする。
本発明の給電路分岐装置は、定電流源によるケーブルへの給電機能をそれぞれ備えた第1の端局、第2の端局及び第3の端局がそれぞれ第1のケーブル、第2のケーブル及び第3のケーブルを介して接続された給電路分岐装置であって、前記第1及び第2のケーブルの正常時には、前記第1のケーブルの給電路と前記第2のケーブルの給電路とを接続することで前記第1の端局と前記第2の端局との間に第1の電流による給電路を形成し、前記第1及び第2のケーブルのうち一方のケーブルの障害時には前記一方のケーブルの給電路を接地し前記第1及び第2のケーブルのうち他方のケーブルの給電路を接地手段に接続する分岐手段と、前記第3のケーブルの給電路を接地することで前記第3の端局と前記接地手段との間に第2の電流による給電路を形成し、前記他方のケーブルの給電路が前記分岐手段から接続された場合には前記他方のケーブルの給電路を接地することで前記他方のケーブルに接続された前記第1又は第2の端局と前記接地手段との間に前記第1の電流による給電路を形成する前記接地手段と、を備える。
本発明の給電路分岐方法は、定電流源によるケーブルへの給電機能をそれぞれ備えた第1の端局、第2の端局及び第3の端局がそれぞれ第1のケーブル、第2のケーブル及び第3のケーブルを介して接続された給電路分岐装置で用いられる給電路分岐方法であって、前記第3のケーブルの給電路を接地することで前記第3の端局と前記第3のケーブルの給電路の接地点との間に第2の電流による給電路を形成し、前記第1及び第2のケーブルの正常時には、前記第1のケーブルの給電路と前記第2のケーブルの給電路とを接続することで前記第1の端局と前記第2の端局との間に第1の電流による給電路を形成し、前記第1及び第2のケーブルのうち一方のケーブルの障害時には、前記一方のケーブルの給電路を接地し前記第1及び第2のケーブルのうち他方のケーブルの給電路を接地することで前記他方のケーブルに接続された前記第1又は第2の端局と前記他方のケーブルの給電路の接地点との間に前記第1の電流による給電路を形成する、ことを特徴とする。
本発明の制御プログラムを記録した記録媒体は、定電流源によるケーブルへの給電機能をそれぞれ備えた第1の端局、第2の端局及び第3の端局がそれぞれ第1のケーブル、第2のケーブル及び第3のケーブルを介して接続された給電路分岐装置で用いられる制御プログラムを記録した一時的でない記録媒体であって、給電路分岐装置のコンピュータに、前記第3のケーブルの給電路を接地することで前記第3の端局と前記第3のケーブルの給電路の接地点との間に第2の電流による給電路を形成する手順、前記第1及び第2のケーブルの正常時には、前記第1のケーブルの給電路と前記第2のケーブルの給電路とを接続することで前記第1の端局と前記第2の端局との間に第1の電流による給電路を形成する手順、前記第1及び第2のケーブルのうち一方のケーブルの障害時には、前記一方のケーブルの給電路を接地し前記第1及び第2のケーブルのうち他方のケーブルの給電路を接地することで前記他方のケーブルに接続された前記第1又は第2の端局と前記他方のケーブルの給電路の接地点との間に前記第1の電流による給電路を形成する手順、を実行させるプログラムを記録する。
本発明は、ケーブルの増設が容易であり、増設に伴うコストの上昇を抑制可能な給電路分岐装置及び給電路分岐方法を提供する。
第1の実施形態の海底ケーブルシステムの構成を示すブロック図である。 第1の実施形態の海底ケーブルシステムの通常の給電路の例を示すブロック図である。 海底ケーブルにおいて障害が発生した場合の、切り替え後の給電路の例を示すブロック図である。 海底ケーブルにおいて障害が発生した場合の、切り替え後の給電路の例を示すブロック図である。 海底ケーブルにおいて障害が発生した場合の、切り替え後の給電路の例を示すブロック図である。 一般的な海底ケーブルシステムの構成を示すブロック図である。 一般的な海底ケーブルシステムにおいて、海底ケーブルが切断された場合の給電路を示すブロック図である。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態の海底ケーブルシステム100の構成を示すブロック図である。海底ケーブルシステム100は、トランク局1、トランク局2、ブランチ局3及び海底分岐装置10を備える。トランク局1、2及びブランチ局3は陸上局である。トランク局1、2及びブランチ局3と海底分岐装置10との間は、それぞれ海底ケーブル51〜53によって接続される。海底ケーブル51〜53は、伝送される信号を増幅するために所定の間隔で設置された海底中継器41〜43を含む。海底ケーブル51〜53は、信号を伝送する伝送路、及び、海底中継器41〜43などの海底に設置される機器に電源を供給するための給電路を備える。トランク局1、2及びブランチ局3からの給電電流により、海底中継器41〜43に電源が供給される。海底ケーブル51〜53では、給電路には主に金属導体が用いられる。伝送路には光ファイバが用いられてもよい。なお、各実施形態の図面において、給電電流の方向を示す矢印は説明における電流の方向を示すものであり、電流の方向を限定するものではない。
海底分岐装置10は海底を含む水中に設置され、複数の海底ケーブル間で給電路及び伝送路を切り替える。海底分岐装置10は、分岐ユニット11及びアースユニット12を備える。分岐ユニット11は、給電路が接続されるポートP1〜P3及び各ポートに接続された給電路の切替機能を備える。ポートP1には海底ケーブル51の給電路が接続され、ポートP2には海底ケーブル52の給電路が接続される。分岐ユニット11は、各ポートに接続された給電路を個別にシーアースに接続して接地できる。アースユニット12は、給電路が接続されるポートP4、P5を備える。アースユニット12のポートP4は分岐ユニット11のポートP3と接続される。ポートP5には海底ケーブル53の給電路が接続される。アースユニット12も、各ポートに接続された給電路を個別にシーアースに接続して接地できる。
以下では海底ケーブルシステム100の給電路の切り替えについて説明する。海底分岐装置10は、トランク局1、2及びブランチ局3の間の信号の伝送路の中継機能及び切替機能をも備える。しかし、海底分岐装置における伝送路の中継機能及び切替機能は知られているため、信号の伝送路に関するこれらの機能の詳細についての説明は省略する。
図1において、トランク局1及びブランチ局3は正電圧(+給電)の定電流源であり、トランク局2は負電圧(−給電)の定電流源である。トランク局1からの給電電流Aは、海底中継器41を含む海底ケーブル51、分岐ユニット11のポートP1、ポートP2及び海底中継器42を含む海底ケーブル52を経由してトランク局2に流れる。ブランチ局3は正電圧(+給電)の定電流源であるため、ブランチ局3からの給電電流Bは、ブランチ局3から海底ケーブル53を経由して海底分岐装置10に向かって流れる。海底ケーブル53の給電路は、アースユニット12のポートP5に入力されてシーアースに接続される。図1において、ポートP3とポートP4とは接続されている。一方、トランク局1、2間の給電路と、ブランチ局3からアースユニット12を経由してシーアースに至る給電路とは絶縁されている。
図2は、海底ケーブルシステム100の通常の給電路の例を示すブロック図である。海底ケーブル53の給電路はシーアースと接続されるとともに、トランク局1、2間の給電路とは絶縁される。ブランチ局3からの給電路はアースユニット12を介してシーアースと接続されるため、ブランチ局3から海底ケーブル53への正電位(+)による片端給電が可能である。この場合、ブランチ局3の給電電流Bは、トランク局1、2の給電電流Aと等しい必要はない。すなわち、図2の構成では、トランク局1、2間とは異なる給電電流による、ブランチ局3及び海底ケーブル53の運用が可能となる。図2においては、分岐ユニット11のポートP3及びアースユニット12のポートP4は接続され、それぞれのユニットにおいてシーアースに接続される。
図3は、海底ケーブル51の「X」印の個所において障害が発生した場合の、切り替え後の給電路の例を示すブロック図である。海底ケーブル51において障害が発生すると、海底分岐装置10は、分岐ユニット11のポートP1に接続されたトランク局1からの給電路をシーアースに接続するように分岐ユニット11を制御する。これにより、海底ケーブル51の給電路は他の海底ケーブルと切り離され、海底ケーブル51の修理作業が可能となる。海底分岐装置10は、さらに、分岐ユニット11及びアースユニット12を制御して、分岐ユニット11のポートP2に接続された海底ケーブル52の給電路を、分岐ユニット11のポートP3、アースユニット12のポートP4を経由してアースユニット12においてシーアースに接続する。このような接続により、海底ケーブル52に対する、トランク局2からの片端給電が可能となる。海底ケーブル52は、給電路がトランク局1とトランク局2との間で形成されていた場合と同一の給電電流Aによって給電される。一方、ブランチ局3に接続された海底ケーブル53の給電路は、図1及び図2と同様に、海底ケーブル51、52の給電路とは接続されず、アースユニット12を介してシーアースに接続される。
図3において、トランク局2から分岐ユニット11及びアースユニット12を経由してシーアースに至る給電路と、ブランチ局3からアースユニット12を経由してシーアースに至る給電路とは絶縁されている。このため、ブランチ局3の給電電流Bは、トランク局2の給電電流Aと等しい必要はない。すなわち、海底ケーブル51の障害により給電路が切り替わった場合でも、海底ケーブル53は、引き続き、海底ケーブル52とは異なる給電電流Bで運用できる。図3の構成では、海底ケーブル51に障害が発生した場合においても、障害の発生していない海底ケーブル52、53の給電は維持されるため、トランク局2とブランチ局3との間の通信も維持される。
すなわち、海底ケーブルシステム100は、トランク局1、2の給電電流Aとは異なる給電電流Bで設計されたブランチ局3及び海底ケーブル53を、海底ケーブルシステム100に混在させることができる。
図4は、海底ケーブル52の「X」印の個所において障害が発生した場合の、切り替え後の給電路の例を示すブロック図である。海底ケーブル52において障害が発生すると、海底分岐装置10は、分岐ユニット11のポートP2に接続されたトランク局2からの給電路をシーアースに接続するように分岐ユニット11を制御する。これにより、海底ケーブル52の給電路は他の海底ケーブルと切り離され、海底ケーブル52の修理作業が可能となる。海底分岐装置10は、さらに、分岐ユニット11及びアースユニット12を制御して、分岐ユニット11のポートP1に接続された海底ケーブル51の給電路を、分岐ユニット11のポートP3、アースユニット12のポートP4を経由してアースユニット12においてシーアースに接続する。このような接続により、海底ケーブル51に対する、トランク局1からの片端給電が可能となる。海底ケーブル51は、給電路がトランク局1とトランク局2との間で形成されていた場合と同一の給電電流Aによって給電される。一方、ブランチ局3に接続された海底ケーブル53の給電路は、図1〜図3と同様に、海底ケーブル51、52の給電路とは接続されず、アースユニット12を介してシーアースに接続される。
図4において、トランク局1から分岐ユニット11及びアースユニット12を経由してシーアースに至る給電路と、ブランチ局3からアースユニット12を経由してシーアースに至る給電路とは絶縁されている。このため、ブランチ局3の給電電流Bは、トランク局1の給電電流Aと等しい必要はない。すなわち、海底ケーブル52の障害により給電路が切り替わった場合でも、海底ケーブル53は、引き続き、海底ケーブル51とは異なる給電電流Bで運用できる。図4の構成では、海底ケーブル52に障害が発生した場合においても、障害の発生していない海底ケーブル51、53の給電は維持されるため、トランク局1とブランチ局3との間の通信も維持される。
すなわち、図4の構成においても、図3の構成と同様に、海底ケーブルシステム100は、トランク局1、2の給電電流Aとは異なる給電電流Bで設計されたブランチ局3及び海底ケーブル53を、システム内に混在させることができる。
図5は、図4と同様に、海底ケーブル52の「X」印の個所において障害が発生した場合の、切り替え後の給電路の例を示すブロック図である。図5の構成は、図4と比較してブランチ局3が負電圧(−給電)の定電流源である点で相違する。図1〜図4で説明したように、海底ケーブル51、52の給電路は海底ケーブル53の給電路から独立しているため、ブランチ局3の電源の極性及び電流はトランク局1、2の電源の極性及び電流とは独立に設定することができる。
以上説明したように、本実施形態の海底ケーブルシステム100は、トランク局1、2の給電路とは独立した給電路によって、ブランチ局3及びブランチ局3に接続された海底ケーブル53を動作させる。その結果、トランク局1、2及び海底ケーブル51、52のみで構成されたシステムにブランチ局3及び海底ケーブル53を増設する場合に、ブランチ局3の給電電流の仕様をトランク局1、2の給電電流の仕様に合致させる必要がない。
そして、海底ケーブルシステム100は、図3〜図5に示されたような給電路の切り替えが生じた場合でも、トランク局1、2間の給電電流Aとは異なる給電電流Bで設計されたブランチ局3及び海底ケーブル53を、システム内に混在させることができる。
例えば、他社製の海底ケーブルシステムに陸上局、海底分岐装置及び海底ケーブルを増設する場合には、既設の海底ケーブルシステムの給電電流による運用が可能なように増設される機器を設計する必要があった。しかし、本実施形態で説明した海底分岐装置は、アースユニットを備えることで、増設される海底ケーブルに対する、既設のシステムの給電電流を合致させるための設計変更を不要とする。すなわち、第1の実施形態の海底ケーブルシステムは、ケーブルの増設が容易であり、増設に伴うコストの上昇を抑制可能であるという効果を奏する。
(第2の実施形態)
第1の実施形態で説明した海底分岐装置10の構成は、海底ケーブルシステム100に限定されず、一般的なケーブル通信システムにも広く適用できる。すなわち、第1の実施形態の効果は、以下に説明する第2の実施形態の給電路分岐装置によっても得られる。第2の実施形態の給電路分岐装置は、第1の実施形態の海底分岐装置10に対応する装置である。以下では、対応する図1の要素の参照符号を括弧内に付して、第2の実施形態の給電路分岐装置の構成を説明する。
第2の実施形態の給電路分岐装置(10)は、定電流源によるケーブルへの給電機能をそれぞれ備えた第1の端局(1)、第2の端局(2)及び第3の端局(3)がそれぞれ第1のケーブル(51)、第2のケーブル(52)及び第3のケーブル(53)を介して接続された給電路分岐装置(10)である。給電路分岐装置(10)は、分岐ユニット(11)とアースユニット(12)とを備える。
分岐ユニット(11)は、第1及び第2のケーブル(51、52)の正常時には、第1のケーブルの給電路と第2のケーブルの給電路とを接続することで第1の端局(1)と第2の端局(2)との間に第1の電流(A)による給電路を形成する。そして、分岐ユニット(11)は、第1及び第2のケーブルのうち一方のケーブル(51又は52)の障害時には一方のケーブルの給電路を接地し第1及び第2のケーブルのうち他方のケーブル(52又は51)の給電路をアースユニット(12)に接続する。
アースユニット(12)は、第3のケーブル(53)の給電路を接地することで第3の端局(3)とアースユニット(12)との間に第2の電流(B)による給電路を形成する。そして、アースユニット(12)は、他方のケーブル(52又は51)の給電路が分岐ユニット(11)から接続された場合には当該給電路を接地する。他方のケーブル(52又は51)の給電路が接地されることで、他方のケーブル(52又は51)に接続された第1又は第2の端局(1又は2)とアースユニット(12)との間に第1の電流(A)による給電路が形成される。
このような構成を備える給電路分岐装置は、アースユニットを備えることで、増設されるケーブルの給電電流を既設のシステムの給電電流に合致させるための設計変更が不要となる。すなわち、本実施形態の給電路分岐装置も、ケーブルの増設が容易であり、増設に伴うコストの上昇を抑制可能であるという効果を奏する。
また、各実施形態の海底分岐装置及び給電路分岐装置は、中央処理装置(Central Processing Unit、CPU)及び記録装置を備えていてもよい。CPU及び記録装置は、海底分岐装置及び給電路分岐装置の任意の要素に含まれてもよい。分岐ユニットが、CPU及び記録装置を備えてもよい。CPUは、記録装置に記録されたプログラムを実行することによって、各実施形態の海底分岐装置及び給電路分岐装置の機能を実現させる。記録装置は固定された一時的でない記録媒体である。記録媒体としては半導体メモリ又は固定磁気ディスク装置が用いられるが、これらには限定されない。
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記の実施形態に限定されない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
この出願は、2014年12月10日に出願された日本出願特願2014−249983を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
実施形態で説明した海底分岐装置及び給電路分岐装置は、特に、島間接続のような海底分岐装置を多用する海底ケーブルシステムに適用できる。上述の海底分岐装置及び給電路分岐装置により、既設の海底ケーブルシステムの給電電流と異なる給電電流で設計された機器の増設が可能となり、海底ケーブルシステムの拡張が容易となる。
100、900 海底ケーブルシステム
1、2 トランク局
3 ブランチ局
10、90 海底分岐装置
11、94 分岐ユニット
12 アースユニット
41〜43 海底中継器
51〜53 海底ケーブル

Claims (7)

  1. 第1の給電装置による第1のケーブルを介した給電路と、第2の給電装置による第2のケーブルを介した給電路とを接続する分岐手段と、
    第3の給電装置による第3のケーブルを介した給電路を接地する接地手段と、を備え、
    前記分岐手段は、前記第1及び第2のケーブルのうち一方のケーブルの障害時に前記一方のケーブルを介した給電路を接地し、他方のケーブルを介した給電路を前記接地手段に接続し、
    前記接地手段は、前記他方のケーブルを介した給電路を、前記第3のケーブルを介した給電路と絶縁して接地する
    ことを特徴とする給電路分岐装置。
  2. 前記第1のケーブルを介した給電路と前記第3のケーブルを介した給電路とは、給電電流の仕様が異なることを特徴とする、請求項1に記載された給電路分岐装置。
  3. 前記第1乃至第3のケーブルは海底ケーブルであり、前記給電路分岐装置は海底に設置される海底分岐装置であり、前記第1乃至第3の給電装置は陸上局に設けられ、前記接地手段はシーアースにより給電路を接地する、ことを特徴とする請求項1又は2に記載された給電路分岐装置。
  4. 前記分岐手段は、前記第1のケーブルを介した給電路が入力する第1のポートと、前記第2のケーブルを介した給電路が入力する第2のポートと、前記第1又は第2のケーブルを介した給電路を前記接地手段と接続可能である第3のポートを備えるユニットであり、
    前記接地手段は、前記第3のポートと接続する第4のポートと、前記第3のケーブルを介した給電路が入力する第5のポートを備えるユニットである
    ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の給電路分岐装置。
  5. 定電流源によるケーブルへの給電機能をそれぞれ備えた第1の端局、第2の端局及び第3の端局と、
    前記第1乃至第3の端局がそれぞれ第1のケーブル、第2のケーブル及び第3のケーブルを介して接続された、請求項1乃至のいずれかに記載された給電路分岐装置と、
    を備えるケーブルシステム。
  6. 第1の給電装置による第1のケーブルを介した給電路、及び第2の給電装置による第2のケーブルを介した給電路が互いに接続され、第3の給電装置による第3のケーブルを介した給電路が接地された給電路分岐装置で用いられる分岐方法であって、
    前記第1及び第2のケーブルのうち一方のケーブルの障害時に前記一方のケーブルを介した給電路を接地し、前記第1及び第2のケーブルのうち他方のケーブルを介した給電路を前記第3のケーブルを介した給電路と絶縁して接地する
    ことを特徴とする給電路分岐方法。
  7. 第1の給電装置による第1のケーブルを介した給電路、及び第2の給電装置による第2のケーブルを介した給電路が互いに接続され、第3の給電装置による第3のケーブルを介した給電路が接地された給電路分岐装置に接続されたコンピュータに、
    前記第1及び第2のケーブルのうち一方のケーブルの障害時に前記一方のケーブルを介した給電路を接地し、前記第1及び第2のケーブルのうち他方のケーブルを介した給電路を前記第3のケーブルを介した給電路と絶縁して接地する手順
    を実行させるための制御プログラム。
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