KR101625427B1 - 해저에서 전력을 전송하고 광 섬유 통신들을 제공하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

통신 및 전력을 전송하기 위한 네트워크가 개시된다. 네트워크는 단말국들, 브랜칭 유닛들 및 브랜칭 유닛에 접속된 해저 노드들을 포함하고, 단말국과 제 1 브랜칭 유닛 사이 그리고 제 1 브랜칭 유닛과 제 1 해저 노드 사이에서의 적어도 하나의 접속 경로는 광 섬유에 의해 제공되고, 상기 제 1 해저 노드는 복수의 파장들을 수신하고 그 출력부에서 적어도 하나의 파장을 제공하도록 적응된다. 네트워크는 트렁크 케이블의 제 1 케이블 헤드에 접속된 제 1 전력 공급기 및 트렁크 케이블의 제 2 케이블 헤드에 접속된 적어도 제 2 전력 공급기를 포함한다. 제 1 전력 공급기 및 적어도 제 2 전력 공급기는 정상 또는 결함 조건들 하에서, 개별적으로 또는 조합으로 네트워크에서 적어도 최소량의 전류를 공급한다.

Description

해저에서 전력을 전송하고 광 섬유 통신들을 제공하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR TRANSPORTING ELECTRIC POWER AND PROVIDING OPTICAL FIBER COMMUNICATIONS UNDER SEA WATER}

본 발명은 해저 전력 전송 및 해저 통신에 관한 것이다.

몇몇 해저 활동들 또는 애플리케이션들에서 해저 장비가 가변적인 거리들에서 이용되고, 이러한 장비는 통상적으로 상기 장비로의 그리고 상기 장비로부터의 통신의 이용가능성 뿐만 아니라, 전력의 공급을 요구한다.

이러한 활동들 또는 애플리케이션들의 몇몇 예들은 오일 및 가스 산업의 분야들에서, 과학 연구, 예를 들면, 플랫폼들 또는 다른 설비들이 먼 거리들에서의 해저 장비와 함께 설치되는 지진 감지와 관련된 심해 감지에서 발견될 수 있다.

해저 통신은 통상적으로 광 섬유들을 포함하는 광 케이블들의 이용에 기초한다. 이러한 케이블들은 제 1 단말국을, 제 2의 단말국, 가능하다면 더 많은 단말국들에 이러한 국들 사이에서의 통신을 가능하게 하기 위해, 케이블의 적어도 일부가 해수 아래에 위치하도록 접속시킨다. 단말국들은 대륙들 사이에서의 거리들과 같이 매우 먼 거리들에 위치될 수 있다. 통신용 데이터를 전달하는 것 외에도, 이러한 케이블들은 통상적으로 두 개의 단말국들 사이의 중간 거리에 위치될 수 있는 장비에 공급하기 위한 전력을 전달할 수 있다.

통상적인 해저 통신에서, 전력 공급기와 이를 수신하는 장비 사이에서의 거리를 통한 감쇠로 인해 케이블에서 경험되는 손실들의 영향을 감소시키거나 최소화하기 위해 전력은 대략 10 KV의 DC 전압들을 이용하여 공급된다.

해저 통신 시스템들과는 달리, 전술한 바와 같은 해저 활동들 또는 애플리케이션들에서, 통상적으로 전기 케이블류들이 이용되고, 전력의 공급을 위해 이용되는 전압들은 광 케이블들을 이용한 통상적인 해저 텔레커뮤니케이션 네트워크에서의 전력의 공급을 위해 이용되는 전압보다 훨씬 낮다. 이러한 전압들은 통상적으로 AC 전력 전송을 이용하여 제공된다. 그러나, AC 전력 송신의 효율은 통상적으로 케이블 길이에 따라 증가하는 접지로의 누설 전류를 생성하는 케이블의 정전용량 효과로 인해 통상적으로 거리에 따라 빠르게 감소한다. DC 전력 송신은 통상적으로 이러한 제한으로부터 그리 방해받지 않으므로, 먼 거리들(수백 Km 이상)에 대해 훨씬 더 효율적이며 특히 적합하다.

또한, 공지의 해결책들은, 서비스가 제공될 사이트들의 수와 관련하여, 또는 제한된 거리들로의 상기 서비스의 도달과 관련하여 커버리지(coverage)에 있어서의 제한들로 인해 방해받는다.

통신의 이용가능성과 관련하여, 상기 시스템들은 통상적으로 상대적으로 제한된 능력들을 갖는다. 이러한 시스템들의 몇몇은 통상적으로 대략 수 K비트들 내지 수십 K비트들의 상대적으로 낮은 비트레이트들로 데이터 전송을 제공할 수 있다.

그러나, 보다 최근에는, 전술한 유형의 시스템들은 통상적으로 더 넓은 대역폭을 갖는 통신을 위한 더 높은 능력을 요구하는 동시에, 종래의 시스템들과 비교할 때 더 높은 수준들의 신뢰성 및 비용 효율성을 요구하는 경향이 있다. 예를 들면, 오일 및 가스 운영자들 또는 공급 회사들과 같은 이러한 시스템들의 이용자들은 통상적으로 이들의 연안 시설들을 보다 효율적으로 구동하고 모니터링하고 제어할 가능성을 요구하고 있다.

또한, 이러한 시스템들이 해저에 시설되고 많은 경우들에서는 규칙적인 액세스를 갖기에 통상적으로 어려운 장소들인 심해에서 시설됨에 따라, 대략 25년의 상당한 동작 "수명"을 통상적으로 요구한다. 그러므로, 이러한 시스템들의 신뢰성 및 견고성은 또한 상당히 중요한 것이다.

종래의 해저 텔레커뮤니케이션 케이블들을 이용하여 에너지 전송 뿐만 아니라, 통신을 가능하게 하고, 전술한 공지의 시스템들과 비교할 때 시스템의 전반적인 성능을 향상시킬 수 있는 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하는 몇몇 시도들이 알려져 있다.

그러나, 네트워크의 소자에서의 불량의 경우 소자들의 나머지가 이들의 동작 능력들을 가능한 한 많이 유지할 수 있도록 네트워크 전반에 걸친 전력의 공급의 관점에서 이러한 시스템들을 견고하게 하는 것은 여전히 바람직하다.

본 명세서에서 제안되는 해결책은 한 개 또는 두 개의 단말국들로부터 바다 밑에 위치된 바람직하게는 큰 영역을 커버하는 다수의 분포된 사이트들로의 광 섬유 통신들의 이용에 기초한다.

따라서, 몇몇 실시예들은, 통신 및 전력을 전송하기 위한 네트워크를 특징으로 하고, 상기 네트워크는 지상에 위치된 국 또는 해수면 위에 위치된 고정형 또는 부유형 국일 수도 있는 하나 이상의 단말국들, 적어도 하나의 브랜칭 유닛, 및 일 브랜칭 유닛에 접속된 적어도 하나의 해저 노드를 포함하고, 네트워크는 또한 단말국과 브랜칭 유닛 사이에서 그리고 브랜칭 유닛과 해저 노드 사이에서 광 및 전기 접속을 가능하게 하기 위한 트렁크 케이블을 포함하고, 해저 노드는 복수의 광 파장들을 수신하고 출력부에서 적어도 하나의 광 파장을 제공하도록 적응되고, 단말국으로부터 수신된 제 1 DC 전압을 출력부에서 제공된 제 2 DC 전압으로 변환하도록 적응되고, 제 1 전압은 제 2 전압보다 높고, 네트워크는 트렁크 케이블의 제 1 케이블 헤드에 접속된 제 1 전력 공급기 및 트렁크 케이블의 제 2 케이블 헤드에 접속된 적어도 제 2 전력 공급기를 포함하고, 정상 또는 결함 조건들 하에서, 제 1 전력 공급기 및 적어도 제 2 전력 공급기는 개별적으로 또는 조합으로 네트워크에서 적어도 최소량의 전류를 공급하도록 적응된다.

몇몇 구체적인 실시예들에 따르면, 네트워크는 해저 노드의 출력부에서 인터넷 프로토콜 애플리케이션들을 구현하기 위해 적응된 인터넷 프로토콜 스위칭 수단을 포함한다.

몇몇 구체적인 실시예들에 따르면, 네트워크는 링(ring) 네트워크이다.

몇몇 구체적인 실시예들에 따르면, 네트워크는 또한 전류 순환을 가능하게 하도록 적응된 적어도 하나의 더미 부하를 포함한다.

몇몇 구체적인 실시예들에 따르면, 루프가 제 1 전력 공급기와 해양 접지 사이에서 닫히도록 제 1 전력 공급기는 제 1 케이블 헤드 상에 DC 전력을 공급하도록 구성되고, 적어도 제 2 전력 공급기는 대기 모드에서 더미 부하와 병렬로 접속된다.

몇몇 구체적인 실시예들에 따르면, 제 1 전력 공급기와 적어도 제 2 전력 공급기는 전력을 공급하도록 구성되고, 제 1 전력 공급기는 전압을 제어하도록 설정되고 적어도 제 2 전력 공급기는 트렁크 라인 상의 전류를 제어하도록 설정된다.

몇몇 구체적인 실시예들에 따르면, 제 1 전력 공급기는 트렁크 케이블의 제 1 케이블 헤드에 전력을 공급하도록 구성되고, 제 2 전력 공급기는 트렁크 케이블의 제 2 케이블 헤드에 전력을 공급하고, 더미 부하는 단절되고, 해저 노드에서의 전류의 존재를 보장하기 위해 네트워크에서의 결함 지점에 가까운 노드에서 저항성 부하가 접속된다.

몇몇 구체적인 실시예들에 따르면, 네트워크에서 통신을 가능하게 할 뿐만 아니라, 트렁크 라인 상에서 DC 전류를 복원하기 위해, 네트워크는 트렁크 케이블에서의 불량의 경우 전력 피드를 제공하기 위해 적응된 제 3 전력 공급기를 포함한다.

몇몇 구체적인 실시예들에 따르면, 네트워크에서의 적어도 하나의 노드에 전류를 균등하게 균형화하기 위해 네트워크는 제 1 전력 공급기 및 적어도 제 2 전력 공급기에 대한 전류 및 전압 요구를 설정하도록 구성된 관리 시스템을 포함한다.

몇몇 구체적인 실시예들에 따르면, 브랜칭 유닛에서의 결함의 경우, 해저 노드는 제 1 전압 값으로부터 제 2 전압 값으로의 트렁크 전압의 변환을 정지하도록 구성된다.

몇몇 구체적인 실시예들에 따르면, 트렁크 전압이 미리 결정된 임계값 미만으로 떨어지는 경우, 해저 노드는 변환 동작을 정지하도록 구성된다.

몇몇 실시예들은, 네트워크에서 통신 및 전력을 전송하기 위한 방법을 특징으로 하고, 상기 네트워크는 지상에 위치된 국 또는 해수면 위에 위치된 고정형 또는 부유형 국일 수도 있는 하나 이상의 단말국들, 적어도 하나의 브랜칭 유닛, 및 일 브랜칭 유닛에 접속된 적어도 하나의 해저 노드를 포함하고, 상기 네트워크는 또한 단말국과 브랜칭 유닛 사이에서 그리고 브랜칭 유닛과 해저 노드 사이에서 광 및 전기 접속을 가능하게 하기 위한 트렁크 케이블을 포함하고,

상기 방법은,

- 복수의 광 파장들을 해저 노드에서 수신하고 출력부에서 적어도 하나의 광 파장을 제공하는 단계; 및

- 해저 노드에서 단말국으로부터 수신된 제 1 DC 전압을 출력부에서 제공된 제 2 DC 전압으로 변환하는 단계로서, 제 1 전압은 제 2 전압보다 높은, 상기 변환 단계를 포함하고,

네트워크는 트렁크 케이블의 제 1 케이블 헤드에 접속된 제 1 전력 공급기 및 트렁크 케이블의 제 2 케이블에 접속된 적어도 제 2 전력 공급기를 포함하고, 제 1 전력 공급기 및 적어도 제 2 전력 공급기는 정상 또는 결함 조건들 하에서, 네트워크에서 적어도 최소량의 전류를 개별적으로 또는 조합으로 공급한다.

몇몇 구체적인 실시예들에 따르면, 해저 노드는 복수의 광 파장들을 유도하고 해저 노드의 이용을 위해 의도되는 파장을 필터링하거나, 해저 노드는 적어도 하나의 파장을 트렁크 케이블에 부가한다.

몇몇 구체적인 실시예들에 따르면, 네트워크는 또한 더미 부하를 포함하고, 전송 방법은 더미 부하가 여전히 제 1 케이블 헤드로 스위칭되는 동안 제 2 케이블 헤드로의 스위치를 닫음으로써 공칭 전압에서의 서비스에서 스위칭이 수행되도록 더미 부하를 제 1 케이블 헤드로부터 제 2 케이블 헤드로 스위칭하는 단계, 및 제 2 케이블 헤드로의 스위칭이 수행된 후 제 1 케이블 헤드로의 스위치를 개방하는 단계를 포함한다.

몇몇 구체적인 실시예들에 따르면, 네트워크에서의 전류의 증가의 경우,

- 트렁크 케이블 상에서 이용가능한 전압을 임계 중간 값으로 강하시키는 단계;

- 해저 노드들에서의 전압의 변환을 정지시키는 단계; 및

- 하나 이상의 브랜칭 유닛들의 안전한 스위칭-오프를 가능하게 하는 증가된 전류보다 낮은 전류를 공급하는 단계가 수행된다.

본 발명의 이들 특징 및 추가적인 특징들은 한정적이지 않고 예시의 목적으로 첨부된 도면들을 참조하여 청구항들에서 뿐만 아니라, 이하의 설명에서 보다 상세히 설명된다.

도 1은 몇몇 실시예들에 따른 통신 및 전력을 전송하기 위한 네트워크의 일 예시적인 표현을 도시한 도면.
도 2는 전력 분포의 몇몇 원리들이 나타나 있는 도 1의 네트워크의 일 예시적인 표현을 도시한 도면.
도 3은 광 통신의 몇몇 원리들이 나타나 있는 도 1의 네트워크의 일 예시적인 표현을 도시한 도면.
도 4는 몇몇 실시예들에 따른 제 1 전력 분포 시나리오의 일 예시적인 표현을 도시한 도면.
도 5는 몇몇 실시예들에 따른 제 2 전력 분포 시나리오의 일 예시적인 표현을 도시한 도면.
도 6은 몇몇 실시예들에 따른 제 3 전력 분포 시나리오의 일 예시적인 표현을 도시한 도면.
도 7은 몇몇 실시예들에 따른 제 4 전력 분포 시나리오의 일 예시적인 표현을 도시한 도면.
도 8은 몇몇 실시예들에 따른 제 5 전력 분포 시나리오의 일 예시적인 표현을 도시한 도면.
도 9는 몇몇 실시예들에 따른 브랜칭 유닛(branching unit)에서의 다수의 접속 구성들의 일 예시적인 표현을 도시한 도면.
도 10은 몇몇 실시예들에 따른 결함 상태 하에서의 제 1 시나리오의 일 예시적인 표현을 도시한 도면.
도 11은 도 10의 결함 상태 하에서의 제 2 시나리오의 일 예시적인 표현을 도시한 도면.
도 12는 몇몇 실시예들에 따른, 결함 상태가 네트워크에서의 단락을 야기하는 경우 전력 공급기의 출력 전압/전류 특성들의 일 예시적인 그래프 표현을 도시한 도면.

전술한 바와 같이, 예를 들면, 다양한 산업 또는 과학 활동들에서의 통신 및 전력에 대한 최근의 요구들은 이러한 활동들에 의해 이용되는 다양한 해저 사이트들을 갖는 네트워크를 제공할 가능성을 요구하고, 이러한 네트워크는 해저 이용자에게 DC 저전압 전력(약 400V)의 공급을 제공하는 것을 가능하게 하고 상대적으로 높은 비트레이트들로의 광 접속을 가능하게 한다. 또한, 이러한 네트워크는, 그 소자들 그리고 보다 구체적으로 습식(해저) 장비의 보수에 대한 필요가 최소한도로 유지되거나 최소한 가능한 한 많이 감소하게 되는, 약 25년의 범위 내에서의 오랜 동작 기간들 동안 신뢰할만한 서비스를 제공하는 것이 가능한 장비를 포함하는 것이 바람직하다.

네트워크의 전력 분포는 해수 리턴(sea water return)의 원리, 및 네트워크의 트렁크 라인 상에 존재하는 약 10 KV DC의 고전압을 습식-결합(wet-mate) 인터페이스들에서 통상적으로 이용가능한 약 400V DC의 더 낮은 전압으로 변환하도록 구성된 해저 노드들에서의 로컬 미디엄 전압 변환기들을 이용한다.

해수 리턴의 원리는 전류가 단일의 도전체 케이블을 통해 흐르고 리턴 도전체로서의 해수를 통해 리턴하는 구성에 관한 것이다(각각의 노드에는 해수와 접촉하는 전극이 제공된다). 이 구성은 단일 위상 시스템들에서 적어도 2개의 도전체들을 요구하고 또는 3상 시스템들에서 3개의 도전체들을 요구하는 공지의 AC 전력 분포와 비교할 때 특히 경제적일 수 있다.

고전압을 전술한 바와 같은 전압으로 변환하는 변환기들은 관련 기술분야에서 공지되어 있다.

이러한 네트워크는, 해안으로부터 멀리 떨어져 위치된 이용자 사이트들에게 광학 신호가 도달할 수 있도록 적절한 거리들에서 광학 신호를 재증폭하기 위해 리피터들(repeaters)이 이용될 수 있는 광학적으로 증폭된 트렁크 라인을 이용할 수 있다. 이러한 네트워크에서는, 선택적으로, 종단 이용자가 보호 방식으로 신뢰할만한 통신을 보장하는, 할당된 또는 심지어 예약된 능력을 가질 수 있도록 전용 파장들(dedicated wavelengths)이 이용자 게이트웨이들(본 명세서에서는 노드들로도 지칭됨)에 분포되는, 분포된 DWDM 광학 방식이 이용될 수 있다. 바람직하게는, 이러한 네트워크는 링 네트워크의 형식으로 존재하여 이에 의해 이러한 할당된 또는 예약된 능력이 링 네트워크의 양 측들을 이용하는 이용자에게 이용가능하게 할 수 있다. 바람직하게는, 예를 들면, 보수 작업과 같은 그 주어진 노드 상에서의 특정 로컬 동작을 허용하면서도 이러한 분리의 영향을 다른 이용자들에 대해 최소화하도록 네트워크의 나머지로부터 노드를 전기적으로 분리하는 능력을 제공하기 위해 네트워크는 또한 특정 전력 스위칭 디바이스들을 포함한다. 이러한 스위칭 디바이스는 브랜칭 유닛에서 통합될 수 있다.

또한, 네트워크는 IP 프로토콜들에 관련된 특징들, 특히 PTP 프로토콜을 이용하는 정밀 타이밍의 종단 이용자로의 분포를 구현하는 것을 허용하도록 네트워크에 그리고 노드들에 특정 IP 스위칭 기어의 이용을 제공할 수 있다. 이러한 정밀 타이밍은, 네트워크 내에서의 이벤트들의 동기화가 예를 들면, 대략 5 내지 10마이크로초의 높은 정밀도로 일어나는 것을 허용하는 반면, NTP와 같은 다른 프로토콜들은 단지 약 1밀리초의 정확도를 허용한다. IP 스위치들은, 이용자 인터페이스(통상적으로 1 GigE 각각에서 6개의 사이언스 포트들)에 인입되거나 이로부터 출력되는 데이터를 일 파장에 의해 전달되는 복합 2.5 GBit/s 업스트림 신호로 정렬/분포시키기 위해 해저 노드들에서 이용될 수 있다. 두 개의 1-GigE 신호들은 STM-16 신호로 맵핑되어 각각의 파장을 구축할 수 있다.

도 1은 몇몇 실시예들에 따라 통신과 전력을 전송하기 위한 네트워크(1)의 일 예시적인 표현이다. 네트워크(1)는 해수면 위에 고정되거나 부유하는 구조체 상에 또는 해안에 통상적으로 위치될 수 있는 단말국들(2)을 포함한다. 도 1의 예에서, 단말국들(2)은 육지(해안) 상에 존재하는 것으로 나타나 있다. 본 명세서에서 트렁크로도 지칭되는 광 링크 케이블(3)은 단말국들(2)을 해저 장비에 접속시킨다. 하나의 이러한 해저 장비는 리피터(4)일 수 있다. 알려진 바와 같이, 리피터들은 광학 케이블을 통해 이동하는 광학 신호를 재증폭하는 데 이용된다. 리피터들(4)은 이러한 재증폭을 보장하기 위해 미리 결정된 간격들(거리들)에 위치될 수 있다.

트렁크 케이블(3)은 예를 들면, 약 1 KV 내지 약 50KV의 고전압들의, 바람직한 전력 공급기 전압 값들이 약 15KV, 12KV 및 10KV(본 명세서에 제공되는 실시예들의 예들에서는 후자가 이용됨)인 DC 전력 공급기, 및 하나 또는 다수의 파장들을 이용하는 광학 신호들을 운반하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 광학 신호는 파장 분할 멀티플레싱(WDM), 조잡한 WDM(Coarse WDM: CWDM) 또는 조밀한 WDM(Dense WDM: DWDM) 신호들일 수 있다. 광학 신호들은 단말국들과 해저 사이트들 사이에서의 통신을 가능하게 할 수 있다.

네트워크(1)는 또한 적어도 하나의 브랜칭 유닛(5)을 포함한다. 브랜칭 유닛(5)은 브랜치 라인(51)에 의해 트렁크 라인(3)을 브랜치 장비에 결합한다. 몇몇 실시예들에 따르면, 브랜치 장비는 전압의 공급 및 단말국들(2)과의 통신의 이용가능성을 요구하는 해저 노드(6)일 수 있다. 해저 노드는 트렁크 라인(3) 상에 존재하는 전압보다 실질적으로 낮은 전압들을 그 출력부에서 이용하거나 제공할 수 있다. 예를 들면, 해저 노드들에 의해 이용되거나 공급되는 DC 전압은 해저 노드에 의해 공급되어야 하는 저전압 디바이스에 의해 요구되는 애플리케이션 및 전압에 의존하여 500V로부터 5V DC까지 변화할 수 있다. 해저 노드에 의해 이용되거나 공급될 바람직한 전압 값은 약 400V(이는 본 명세서에서 제공되는 실시예들의 예들에서 이용됨)일 수 있다.

상기 지칭된 통상적인 저전압 디바이스들은 통신 장비, 계기들, 센서들, 전기 엔진들 등일 수 있다.

해저 노드(6)는 예를 들면, 약 100 Mbit/s 보다 큰 상대적으로 높은 비트레이트들의 광학 신호들을 이용하는 광학 통신을 추가적으로 이용할 수 있다. 몇몇 바람직한 비트레이트들은 1 Gbit/s 및 10 Gbit/s 이다.

도면에 나타낸 바와 같이, 네트워크(1)는 바람직하게는 링 네트워크일 수 있다. 이 구성은 링을 따르는 두 방향들에서의 전송의 가능성 때문에 최적화된 서비스 이용가능성을 제공한다. 그러나, 이것은 의무적인 것이 아니며, 본원 발명의 범위 내에서 예를 들면, 단일 스퍼(spur) 네트워크들과 같은 다른 네트워크 구성들이 또한 이용될 수 있다.

도 2는 전력 분포의 일부 원리들이 나타나 있는 도 1의 네트워크의 일 예시적인 표현이다. 이 도면에서 유사한 소자에는 도 1의 참조 번호들과 유사한 미리 결정된 참조 번호들이 부여되었다. 도 2에 나타낸 예에서, 단말국들(2)은 예를 들면, 상이한 극성들에서의 약 10KV의 상대적으로 높은 DC 전압을 공급할 수 있는 전력 피딩 장비를 포함할 수 있다.

동작 시에 예를 들면, 약 10KV의 공급 전압이 트렁크 라인(3) 상에 제공될 수 있다.

브랜칭 유닛(5)에서 트렁크 라인(3) 상에 공급되는 전력은 브랜치 라인(51)에 의해 해저 노드(6)에 브랜칭될 수 있다. 해저 노드(6)는 이 예에서 약 10KV의 고전압을 대응 사이트에서의 장비에 의해 이용가능한 더 낮은 전압으로 변환하도록 구성된다. 이 예에서, 더 낮은 전압은 약 400V 일 수 있다. 전력 피딩의 몇몇 시나리오들은 도 4 내지 도 8과 관련하여 더 상세히 논의된다.

도 3은 광 통신의 몇몇 원리들이 나타나 있는 도 1의 네트워크의 일 예시적인 표현이다. 이 도면에서, 그렇지 않고 도면에서 제공되지 않더라도, 유사한 소자들에는 도 1 및 도 2의 참조 번호들과 유사한 참조 번호들이 부여되었다. 도 3에 나타낸 예에서, 단말국들(2)은 트렁크 라인 상에서/트렁크 라인으로부터 광 파장을 송신/수신할 수 있는 라인 장비를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 단말국들(2)에서의 라인 장비는 예를 들면, WDM, CWDM, DWDM 또는 이러한 유형의 신호들과 같은 다중-파장 광 신호들을 송신/수신하는 것이 가능할 수 있다.

도 3에 나타낸 예에서, 단말국들(2)은 WDM형 신호를 송신/수신할 수 있는 것으로 가정된다. 도면에 나타낸 바와 같이, 제 1 단말국(2a)은 파장 λx의 제 1 광 신호를 제 1 해저 노드(6a)와 교환(송신 또는 수신)할 수 있고 제 2 광 신호(λz)를 제 2 해저 노드(6b)와 교환할 수 있다. 마찬가지로, 제 2 단말국(2b)은 파장 λy의 제 3 광 신호를 제 1 해저 노드(6a)와 교환(송신 또는 수신)할 수 있고, 제 4 광 신호(λw)를 제 2 해저 노드(6b)와 교환할 수 있다. 파장들을 수신하는 것 및 송신하는 것을 가능하게 하기 위해 트랜스폰더들에 해저 노드들(6, 6a 및 6b)이 구비될 수 있다.

동작 시에, 예를 들면, 노드들(6a, 6b) 또는 다른 해저 노드들 상에 뿐만 아니라, 각각의 단말국(2a 및 2b) 상에 상이한 광 파장들을 제공하는 각각의 소스들에 의해, (가능한 다른 파장들 중에서 λw, λx, λy 및 λz를 포함하는) 다중-파장 광 신호가 트렁크 라인(3) 상에 제공될 수 있다.

원한다면, 리피터들이 광 신호들을 재증폭하는 데 이용될 수 있다.

브랜칭 유닛(5a)에서 파장 λx를 포함하는 다중-파장 광 신호는 트렁크 라인(3)으로부터, 예를 들면, 광 결합에 의해, 브랜치 라인(51a)을 통해 제 1 해저 노드(6a)에 유도된다. 그 후, 해저 노드(6a)는 그 이용을 위해 의도되는 파장 λx를 필터링한다. 이 파장은 제 1 해저 노드(6a)와 제 1 단말국(2a) 사이에서의 통신을 가능하게 할 목적으로 이용될 수 있다. 마찬가지로, 파장 λy를 갖는 광 신호는 제 1 해저 노드(6a)로부터 브랜치 라인(51a)을 통해 트렁크 라인(3)에서 브랜칭(트렁크 라인(3)에 부가)된다. 이 파장은 제 1 해저 노드(6a)와 제 2 단말국(2b) 사이에서의 통신을 가능하게 할 목적으로 이용될 수 있다. 유사한 형식으로, 브랜칭 유닛(5b)을 이용하여 파장 λy를 포함하는 다중-파장 광 신호는 트렁크 라인(3)으로부터, 예를 들면, 광 결합에 의해, 브랜치 라인(51b)을 통해 제 2 해저 노드(6b)에 유도된다. 그 후, 해저 노드(6b)는 그 이용을 위해 의도되는 파장 λy를 필터링한다. 이 파장은 제 2 해저 노드(6b)와 제 1 단말국(2a) 사이에서의 통신을 가능하게 할 목적으로 이용될 수 있다. 마찬가지로, 파장 λw를 갖는 광 신호는 제 2 해저 노드(6b)로부터 브랜치 라인(51b)을 통해 트렁크 라인(3)에서 브랜칭(트렁크 라인(3)에 부가)된다. 이 파장은 제 2 해저 노드(6b)와 제 2 단말국(2b) 사이에서의 통신을 가능하게 할 목적으로 이용될 수 있다. 그러므로, 단말국과 해저 노드 사이에서의 통신을 위한 전용 파장들이 할당될 수 있음이 관찰될 수 있다.

도면에 나타내지는 않았지만, 두 개의 단말국들 사이에서의 통신을 확립하는 것이 또한 가능할 수 있다. 두 개의 단말국들 사이에서 통신을 원할 경우, 두 개의 단말국들 사이에서 특정 파장을 전용하는 것이 충분하고, 이러한 전용 파장은 광 케이블 상에서 임의의 중간 해저 노드에서 강하되지 않고서 하나의 단말국으로부터 다른 단말국으로 운반된다. 광 케이블로 또는 광케이블로부터 파장들을 추가하거나 강하하는 기술은 당업자에게 알려진 임의의 기술일 수 있다.

상기 구성들은, 원하는 바와 같은 네트워크에서의 통신의 임의의 두 지점들 사이에서의 높은 비트레이트들에서 용이하고 신뢰할만한 통신 능력들을 허용한다.

전력 피딩은 다양한 방식들로 제공될 수 있다. 시나리오들 중 몇몇 예들이 한정적이지 않고 예시적으로 이하에서 설명된다. 다른 시나리오들이 본원 발명의 범위 내에서 또한 가능할 수 있다.

도 4는 몇몇 실시예들에 따른 제 1 전력 분포 시나리오의 일 예시적인 표현이다. 특히, 도 4에 나타낸 시나리오는 (네트워크에서, 예를 들면, 도 1에서의 단말국들(2)에서 두 개의 전력 공급기들이 이용가능하기는 하지만) 정상적인 동작 상태로 고려될 수 있는 단일 종단 동작 모드(single-ended operation mode)에 관한 것이다.

제 1 전력 공급기(PS1)는 트렁크 케이블(T)의 제 1 케이블 헤드(C1)에 접속된 것으로 나타나 있고, 제 2 전력 공급기(PS2)는 트렁크 케이블(T)의 제 2 케이블 헤드(C2)에 접속된 것으로 나타나 있다. 더미 부하(DL)가 또한 회로에 제공될 수 있다. 브랜칭 유닛들(BU1, BU2, BU3 및 BU4)이 트렁크 케이블(T)을 따르는 특정 위치들에 제공된다. 각각의 브랜칭 유닛은 각각의 해저 노드(N1, N2, N3 및 N4)에 커플링될 수 있다. 트렁크 케이블(T)은 광 신호들 뿐만 아니라, 전력을 전송할 수 있는 광 케이블이다.

이 상태(통상적으로, 정상 조건)에서, 양 전력 공급기들(PS1 및 PS2)은 예를 들면, 네거티브 극성에 있을 수도 있으며, PS1은 케이블 헤드(C1) 상에 DC 전력(전압-전류)을 제공한다. 도면(및 케이블 헤드들(C1 및 C2) 상에서의 화살표들)에 나타낸 바와 같이, PS1과 해양 접지 사이에서 루프가 닫힌다. 다른 한편으로, 바람직하게는 동일한 방향으로의 전류 순환을 보장하기 위해 회로 상에 더미 부하(DL)가 존재한다. 시스템 상에서의 전력 공급기의 이용가능성을 증가시키기 위해 (또는 보장하기 위해), PS2는 (PS1의 결함의 경우에 회로 내에 통합되기 위해) 더미 부하(DL)와 병렬로 접속되지만 대기 모드에 놓일 수 있다. 바람직하게는, PS2의 전압은 더미 부하(DL)의 전압 미만으로 조정된다. 역전류를 방지하기 위해 다이오드들이 PS2의 출력부에서 이용될 수 있다. 그러므로, 이 상황에서, PS2는 전류를 전달하지 않는다.

도 4의 정상 동작 시나리오에서, 필요한 경우 정상적으로 통신을 위한 전류 및 광 신호들을 이용하여 해저 노드들(N1, N2, N3 및 N4)이 서비스될 수 있다. 전류 흐름의 방향은 도면에서 화살표들로 나타낸다.

제 1 전력 공급기(PS1)의 결함의 경우, 제 2 전력 공급기(PS2)는 시스템의 전력 피딩의 작업을 자동으로 인계받을 수 있다.

도 5는 제 1 전력 공급기(PS1)가 (어떠한 이유로 인한) 결함을 갖는 전력 분포 시나리오의 일 예시적인 표현이다. 도 5에서, 유사한 소자들에는 도 4에서와 유사한 참조 번호들이 부여되었다. 이러한 경우, PS1은 회로로부터 단절되고, PS2는 전류 흐름을 보장하기 위해 회로 내에 자동으로 통합된다. 또한, 노드에서 또는 트렁크 케이블에서의 결함의 경우, 제 2 전력 공급기(PS2)는 전류 흐름을 보장하고 하나 이상의 브랜칭 유닛들의 빠른 재구성을 허용한다. 그러므로, 이 제 2 시나리오에서, 해저 노드들(N1, N2, N3 및 N4)에 대한 서비스(전력 및 통신)가 또한 보장된다.

도면에서 보여지는 바와 같이 도 5의 시나리오에서, 더미 부하(DL)가 다른 케이블 헤드, 즉, C1에 스위칭된다. 바람직하게는 공칭 전압에서의 서비스에서 더미 부하의 스위칭이 수행되고, 케이블 헤드(C2)(역시 닫힘)로의 스위치와 병렬로 케이블 헤드(C1)로의 스위치를 닫은 후, 케이블 헤드(C2)로의 스위치를 개방한다(소위 메이크-비포-브레이크(make-before-break) 스위칭 동작). 전류 흐름의 방향은 도면에서 화살표들로 나타낸다.

요구되는 전반적인 전력이 단일의 전력 공급기의 용량을 초과하는 경우, 더미 부하가 오프(단절)될 수 있는 동안, 트렁크 케이블은 양 전력 공급기들(PS1 및 PS2)에 의해 피드될 수 있다. 도 6은 이러한 환경들 하에서 전력 분포 시나리오의 일 예시적인 표현이다. 도 6에서, 유사한 소자들에는 도 4 및 도 5에서와 유사한 참조 번호들이 부여되었다.

두 개의 전력 공급기들이 회로 내에 통합되어야 하는지의 여부에 대한 결정은, 전류 및 전압 모니터링에 기초하여, 단말국들 상에 위치될 수 있는 관리 시스템으로부터 행해질 수 있다. 그 후, 어떠한 리피터도 (0에 가까운) 너무 낮은 전류를 수신할 수 없도록, 관리 시스템은 전력 공급기들(PS1 및 PS2)에 대한 전류 및 전압 요구를 설정하여, 노드들 중 하나, 예를 들면, 도면에서 N2에서 전류를 균등하게 균형화시킬 수 있다. 이 관심의 이유는, 레이저 펌프들에 피드하고 광 증폭을 보장하기 위해 리피터들이 통상적으로 직렬로 피드되고 최소 전류(수 백 밀리암페어)를 필요로 하기 때문이다. 전력이 동일한 극성들의 전압으로 양 단들(PS1 및 PS2)로부터 수신된다면, 전류는 (도 6에서 화살표로 나타낸 바와 같이) 반대 방향으로 흐르며, 전류가 반전해야 하는 시스템에서의 지점이 필연적으로 존재한다. 그러므로, 전류가 0에 가깝게 떨어진 두 개의 브랜칭 유닛들 사이에 섹션이 존재하지 않을 것임을 보장하기 위해, 전력 소모(그리고 이에 의한 노드 전류)가 충분히 높은 미리 결정된 브랜칭 유닛 위치에서 전류 반전이 발생하게 하고, 이 노드에서의 전류가 실질적으로 일 방향으로부터 절반 그리고 다른 방향으로부터 절반 (예를 들면, 노드 전류가 1A라면, 전력 공급기들은 일 방향으로부터 0.5A 그리고 다른 방향으로부터 0.5A로 설정될 수 있음) 수신되도록 전력 공급기들에서의 설정들을 조정하게 하는 것이 바람직할 수도 있으며, 이것은 전체 시스템에서 최소 전류일 수도 있는데, 이는 모든 다른 노드들은 이들의 전류를 지상국까지의 백본(backbone)에 부가하기 때문이다.

따라서, 노드 전력이 너무 높아서 시스템이 단일 종단 피딩에서 동작할 수 없는 경우(먼 종단 노드는 모든 다른 중간 노드들의 축적된 강하에 대응하는 전압 강하를 가짐), (더미 부하가 불량일 때를 제외하고) 시스템은 더블 종단 피딩으로 설정될 수 있으며, (노드 전압이 PS1 전압의 절반일 때) 시스템이 붕괴하는 전력 제한이 존재한다.

(더블 종단 피딩에서) 회로의 양 단들에서의 DC 전압 및 전류를 조절하고 루프에서의 모든 리피터들에 대해 최소 전류를 보증하기 위해 알고리즘은 이 종단에 이용될 수 있다. 이러한 알고리즘은 (예를 들면, 원격 측정(telemetry)을 이용하여) 전류 균형이 생성되는 노드 N2에서의 전류 측정을 이용한 산술 연산들, 및 전류 요청을 결정할 전력 피드 장비에 기초할 수 있다. 그러므로, 하나의 전력 공급기는 전압 제어 모드로 설정될 수 있고, 다른 전력 공급기는 전체 전류를 유지하기 위해 전류 제어를 담당한다. 제 1 전력 공급기(PS1)가 전류 모드에 있다고 가정하면, PS1은 그 전류가 I = I1 + I2/2로 설정될 수 있다. 그러므로, 전압 모드에 있는 다른 전력 공급기는 전류의 나머지, 따라서 I = I2/2 + I3 + I4를 전달한다.

도 7은 트렁크 케이블 상의 결함의 경우 더블 종단 피딩이 이용가능한 제 4 전력 분포 시나리오의 일 예시적인 표현이다. 도 7에서, 유사한 소자들에는 도 4 내지 도 6에서와 유사한 미리 결정된 참조 번호들이 부여되었다.

트렁크 케이블이 도 7에서 참조 번호 F에 의해 나타낸 바와 같은 결함 조건 하에 있다고 가정하면(예를 들면, 트렁크 케이블의 파손은 시스템으로 하여금 두 개의 별개 회로들로의 분할을 야기할 수도 있음), 각각의 전력 공급기(PS1 및 PS2)는 대응 케이블 헤드(C1 및 C2)에 접속될 수 있고, 더미 부하가 단절될 수 있다.

이 특정 시나리오에서, 저항성 부하는 케이블에서의 결함 지점에 근접한 노드의 입력에 자동으로 접속될 수 있다. 이러한 경우, 저항성 부하는 트렁크로부터 직접 높은 전압을 지지할 것이다. 대안적으로, 저항성 부하가 해저 노드의 출력부에 접속될 수 있는 경우 브랜치 상에 낮은 전압을 지지할 것이다. 도 7에서, 해저 노드들(N2 및 N4)은 각각의 저항성 부하(RL2 및 RL4)에 접속된 것으로 나타나 있다. 저항성 부하는 광학 시스템을 동작하기 위해 요구되는 최소 전류의 존재를 보장할 수 있고, 광 통신의 손실의 경우 자동으로 스위치-온 될 수 있다. 이러한 해저 노드들(N2 또는 N4) 중 하나가 높은 전력을 요구하는 경우, 저항성 부하는 통상적으로 비 우선순위 부하이기 때문에 단절될 수 있다. 전류 흐름의 방향은 도면에서 화살표들로 나타낸다.

트렁크 케이블이 파손으로 방해받는 도 7의 시나리오에서, 전체 시스템을 재구성할 필요가 있을 수 있다. 이렇게 하기 위해, 브랜칭 유닛들은 특정 명령들을 수신할 필요가 있을 수 있다. 이러한 재구성 동작에 대한 일 예시적인 해결책은 도 8에 나타나 있다. 이 시나리오에서, 전력 공급기들(PS1 및 PS2)이 시스템으로부터 단절된다. 시스템에서 통신을 가능하게 할 뿐만 아니라, 트렁크 라인 상의 DC 전류를 복원하도록 역극성 전력 피딩 모드에서 동작가능한 제 3 전력 공급기(PS3)가 통합된다. 이것은 해저 노드들(N2 및 N4)(도 7에서의 파손 지점 옆에 있는 노드들) 내의 DC/DC 변환기의 입력에서의 역바이어스된 다이오드들(D2 및 D4)에 의해 행해진다. 이 전류의 제공은 시스템 관리자로 하여금 재구성을 필요로 하고 시스템의 토폴로지를 원하는대로 변경할 브랜칭 유닛(이 예의 경우, BU2 및 BU4)에 명령들을 전송할 수 있게 한다.

브랜칭 유닛들의 재구성은 바람직하게는 이들의 접속 구성을 변경하기 위해 브랜칭 유닛들을 활성화할 수 있는 광 감시 신호(optical supervisory signal)에 의해 수행된다. 도 9는 몇몇 실시예들에 따른 브랜칭 유닛에서의 다수의 접속 구성들의 일 예시적인 표현이다. 이 도면에서, 네 개의 가능한 안정적인 접속 구성들이 나타나 있다. 제 1 구성(AB)은 포트 A 및 포트 B 사이에 접속을 제공하고 포트 C를 개방된 채로 두는 것에 관한 것이고; 제 2 구성(AC)은 포트 A 및 포트 C 사이에 접속을 제공하고 포트 B를 개방된 채로 두는 것에 관한 것이고; 제 3 구성(BC)은 포트 B 및 포트 C 사이에 접속을 제공하고 포트 A를 개방된 채로 두는 것에 관한 것이고; 최종적으로 제 4 구성(ABC)은 3개의 포트들 A, B 및 C를 함께 접속시키는 것에 관한 것이다. 포트들 A, B 및 C 중 두 개는 트렁크 라인에 접속될 수 있고 제 3 포트는 브랜치 라인에 접속될 수 있음에 유의한다.

결함이 브랜칭 유닛의 브랜치 케이블에서 발생하는 경우, 시스템들은 결함있는 케이블을 분리하고 서비스를 제공하기 위해 시스템 전반을 여전히 이용가능하게 유지하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 네트워크에서 이용가능한 유형의 브랜칭 유닛의 예는, 참조에 의해 전부 본 명세서에 통합되는 미국 특허 번호 US 6987902에 기재되어 있다.

도 10은 결함이 브랜칭 유닛(BU1)에서 발생하는 것으로 나타나 있는 제 1 시나리오의 일 예시적인 표현이다. 이러한 결함이 개방 회로의 형식으로 존재하는 경우, 다른 해저 노드들이 동작 중에 있는 동안, 단지 하나의 해저 노드(N1)가 시스템으로부터 분리되기 때문에 시스템은 손상들로 방해받지 않을 수 있다. 그러나, 이러한 결함 상태가 단락(도 10에서 노드 N1에 나타낸 바와 같이 그리고 브랜칭 유닛(BU1)에서의 포트들(A, B 및 C)이 모두 함께 접속됨)의 형식으로 존재하는 경우, 시스템은 해저 노드들(N2, N3 및 N4)에서 높은 값들(예를 들면, 정상 조건들에서 약 10KV)로부터 낮은 값들(예를 들면, 정상 조건들에서 약 500V)로의 트렁크 전압의 변환을 자동으로 정지시키도록 구성될 수 있다. 사실, 트렁크 전압이 미리 결정된 임계값, 예를 들면, 약 5KV 미만으로 떨어진다면, 각각의 해저 노드에서의 변환기들이 변환 동작을 정지하도록 구성될 수 있다. 이러한 상황에서, 시스템은 (이 예에서 5KV의) 미리 결정된 트렁크 임계값보다 실질적으로 낮은 전력 공급기들(PS1 및 PS2)에 의해 공급되는 새로운 전압을 이용한, 제 1 전력 공급기(PS1)로부터 제 2 전력 공급기(PS2)로의 종단-종단 직렬 접속 회로가 된다. 회로에서의 전류들의 방향은 도 10에서 화살표로 나타낸다.

도 11은 브랜치 유닛(1)의 브랜치 라인에서의 결함의 소거 후에 시스템이 재시작하게 하는 도 10의 결함 상태 하에서의 제 2 시나리오의 일 예시적인 표현이다. 이 도면에서, 유사한 소자에는 도 10에서와 유사한 참조 번호들이 부여되었다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 브랜칭 유닛(BU1)은 포트 A 및 포트 B가 함께 접속되는 새로운 형태로 재구성되고, 이에 따라 트렁크 라인(T) 상에서의 연속성을 가능하게 한다. 이제, 단락이 회로로부터 분리되기 때문에, 시스템은 재시작될 수 있으며, 해저 노드들(N2, N3 및 N4)에 서비스가 제공될 수 있다. 전류들의 방향들은 도면에서 화살표들로 나타낸다.

도 12는 도 10 및 도 11에 따른 네트워크에서의 단락에 의해 야기되는 결함 상태에서의 시스템에서의 전력 공급기의 출력 전압/전류 특성들의 일 예시적인 그래프 표현이다. 이 도면에서, X축, 즉 가로 좌표는 트렁크에서의 전류 제한을 나타내고, Y축, 즉 세로 좌표는 전력 공급기들(PS1 및 PS2)에 의해 공급되는 전압을 나타낸다. 본 목적은, 도 10과 관련하여 논의된 것과 같이, 브랜치 라인에서 단락이 발생하는 경우 트렁크 라인(T)에서의 전류를 안전한 낮은 값에서 유지하는 것이다. 도면에 나타낸 바와 같이, 정상 조건들에서, 트렁크 라인 상에서 이용가능한 전압은 제 1 높은 값(V1)(예를 들면, 약 10KV)에 있다. 이것은 도면에서 참조 번호 M로 나타낸다. 시스템이 (X축을 따르는) 전류의 증가를 경험하는 경우, 전압은 중간 값(V2)으로 강하한다. 이것은 도면에서 참조 번호 N으로 나타낸다. 제 2 전압(V2)은 도 10과 관련하여 설명되는 바와 같이 미리 결정된 임계값으로서 확립될 수 있다. 전압이 미리 결정된 전압 값(V2) 미만으로 더 강하함에 따라, 해저 노드들은 변환 동작들을 정지하므로, 시스템은 안전한 저전류를 공급하는 전력 공급기들(PS1 및 PS2)과의 직렬 접속으로서 동작한다. 이것은 도면에서 참조 번호 O으로 나타낸다. 최종적으로, 미리 결정된 저전압(V3)에서, 시스템은 도면에서 참조 번호 P로 나타낸 바와 같이 시스템의 동작에 대해 안전한 저전류를 확립하고, 이것은 브랜칭 유닛들의 부드러운 스위칭-오프를 허용하여 결함을 소거하고 DC 전력을 자동으로 복원하게 한다.

본 명세서에 제공된 실시예들에서, 두 개의 전력 공급기들(PS1 및 PS2)은 예시적인 방식으로 설명되지만, 본 발명의 네트워크가 반드시 두 개의 전력 공급기들에만 한정될 필요는 없음에 유의해야 한다. 사실, 추가적인 전력 공급기들이 본원 발명의 범위 내에서의 네트워크에 존재할 수 있다. 예를 들면, 네트워크는 제 1 링(또는 병렬) 네트워크 내에서 구성되는 추가적인 루프를 포함할 수 있거나, 네트워크는 단순한 T형 접속의 뼈대에 의해 제공되는 3-브랜치 네트워크를 이용한 제 3 공급기를 단순하게 포함할 수 있다.

3보다 큰 수, 예를 들면, N개의 전력 공급기들이 시스템에 통합되는 경우, 두 개의 전력 공급기들을 이용한 실시예들과 관련하여 전술한 바와 같이 적어도 하나의 전력 공급기가 전압을 제어하도록 구성되고 나머지 N-1개의 전력 공급기들은 유사한 형식으로 전류를 제어하도록 동작하는 원리에 기초하여 전력 공급기들을 관리하기 위해 알고리즘이 이용될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 시중에 나와 있는 이용가능한 해저 케이블을 이용하여 상대적으로 넓은 영역들 상에서의 전력 및 광 통신에 제공되는 광범위한 해결책을 제공한다.

본 발명에서 제안되는 바와 같은 시스템은 심해 감지 연구 뿐만 아니라, 오일 및 가스 과학 연구와 같은 다양한 애플리케이션들에 대해 서비스를 제공할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.

통상적으로 25년 설계 수명에 적격인 케이블, 브랜칭 유닛들 및 리피터들과 같은 해저 통신 디바이스들을 이용할 가능성으로 인해, 약 8A까지의 상당히 높은 라인 전류에도 불구하고 (이러한 해저 통신 디바이스들을 이용하지 않는 공지의 시스템들과 비교할 때) 본 시스템은 상대적으로 장기적인 동작 수명을 제공한다.

이러한 전력 공급기들, 브랜칭 유닛들, 해저 소자들 및 리피터들과 같은 소자들은 하드웨어 디바이스들, 소프트웨어 모듈들 또는 하드웨어 디바이스들과 소프트웨어 모듈들의 조합일 수 있는 블록들을 포함할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예들은, 이러한 조합이 양립가능하고/양립가능하거나 상호보완적인 한, 조합될 수 있다.

또한, 청구된 수단에 대응하는 구조들의 리스트는 비망라적이며, 당업자는 본원 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 균등한 구조들이 인용된 구조 대신 치환될 수 있음을 이해한다는 것에 유의해야 한다.

본 명세서에서 임의의 블록 다이어그램들은 본 발명의 원리들을 실시하는 예시적인 회로의 개념적인 뷰들을 나타낸다는 것은 당업자들에 의해 이해되어야 한다.

1: 네트워크 2: 단말국
3: 트렁크 라인 4: 리피터
5: 브랜칭 유닛 6: 해저 노드
51: 브랜치 라인

Claims (15)

1. 통신 및 전력을 전송하기 위한 네트워크에 있어서,
   단말국이 지상에 위치된 국(station) 또는 해수면 위에 위치된 고정형 또는 부유형 국일 수도 있는 하나 이상의 단말국들, 적어도 하나의 브랜칭 유닛(branching unit), 및 브랜칭 유닛에 접속된 적어도 하나의 해저 노드를 포함하고,
   상기 단말국과 상기 브랜칭 유닛 사이에서 그리고 브랜칭 유닛과 해저 노드 사이에서 광 및 전기 접속을 가능하게 하기 위한 트렁크 케이블을 추가로 포함하고,
   상기 해저 노드는 복수의 광 파장들을 수신하고 출력부에서 적어도 하나의 광 파장을 제공하도록 적응되고, 단말국으로부터 수신된 제 1 DC 전압을 출력부에서 제공된 제 2 DC 전압으로 변환하도록 적응되고, 상기 제 1 DC 전압은 상기 제 2 DC 전압보다 높고,
   상기 네트워크는 상기 트렁크 케이블의 제 1 케이블 헤드에 접속된 제 1 전력 공급기 및 상기 트렁크 케이블의 제 2 케이블 헤드에 접속된 적어도 제 2 전력 공급기를 포함하고, 정상 또는 결함 조건들 하에서, 상기 제 1 전력 공급기 및 상기 적어도 제 2 전력 공급기는 개별적으로 또는 조합으로 상기 네트워크에서 적어도 최소량의 전류를 공급하도록 적응되는, 통신 및 전력을 전송하기 위한 네트워크.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 네트워크는 해저 노드의 출력부에서 인터넷 프로토콜 애플리케이션들을 구현하기 위해 적응된 인터넷 프로토콜 스위칭 수단을 포함하는, 통신 및 전력을 전송하기 위한 네트워크.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 네트워크는 링 네트워크인, 통신 및 전력을 전송하기 위한 네트워크.
4. 제 1 항에 있어서,
   전류 순환을 가능하게 하도록 적응된 적어도 하나의 더미 부하를 추가로 포함하는, 통신 및 전력을 전송하기 위한 네트워크.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 1 전력 공급기는 루프가 상기 제 1 전력 공급기와 해양 접지 사이에서 닫히도록 상기 제 1 케이블 헤드 상에 DC 전력을 공급하도록 구성되고, 상기 적어도 제 2 전력 공급기는 대기 모드에서 더미 부하와 병렬로 접속되는, 통신 및 전력을 전송하기 위한 네트워크.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 전력 공급기 및 상기 적어도 제 2 전력 공급기는 전력을 공급하도록 구성되고, 상기 제 1 전력 공급기는 전압을 제어하도록 설정되고 상기 적어도 제 2 전력 공급기는 상기 트렁크 케이블 상의 전류를 제어하도록 설정되는, 통신 및 전력을 전송하기 위한 네트워크.
7. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 1 전력 공급기는 상기 트렁크 케이블의 제 1 케이블 헤드에 전력을 공급하도록 구성되고, 상기 제 2 전력 공급기는 상기 트렁크 케이블의 제 2 케이블 헤드에 전력을 공급하고, 더미 부하는 단절되고,
   상기 해저 노드에서의 전류의 존재를 보장하기 위해 상기 네트워크에서의 결함 지점에 가까운 노드에서 저항성 부하가 접속되는, 통신 및 전력을 전송하기 위한 네트워크.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 네트워크는, 상기 네트워크에서 통신을 가능하게 할 뿐만 아니라, 상기 트렁크 라인 상에서 DC 전류를 복원하기 위해, 상기 트렁크 케이블에서의 불량의 경우 전력 피드를 제공하기 위해 적응된 제 3 전력 공급기를 포함하는, 통신 및 전력을 전송하기 위한 네트워크.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 네트워크는, 상기 네트워크에서의 적어도 하나의 노드에 전류를 균등하게 균형화하기 위해 상기 제 1 전력 공급기 및 상기 적어도 제 2 전력 공급기에 대한 전류 및 전압 요구를 설정하도록 구성된 관리 시스템을 포함하는, 통신 및 전력을 전송하기 위한 네트워크.
10. 제 1 항에 있어서,
    브랜칭 유닛에서의 결함의 경우, 상기 해저 노드는 상기 제 1 DC 전압 값으로부터 상기 제 2 DC 전압 값으로의 상기 트렁크 케이블 전압의 변환을 정지하도록 구성되는, 통신 및 전력을 전송하기 위한 네트워크.
11. 제 8 항에 있어서,
    상기 트렁크 케이블 전압이 미리 결정된 임계값 미만으로 떨어지는 경우, 상기 해저 노드는 상기 변환 동작을 정지하도록 구성되는, 통신 및 전력을 전송하기 위한 네트워크.
12. 네트워크에서 통신 및 전력을 전송하기 위한 방법에 있어서,
    상기 네트워크는 단말국이 지상에 위치된 국 또는 해수면 위에 위치된 고정형 또는 부유형 국일 수도 있는 하나 이상의 단말국들, 적어도 하나의 브랜칭 유닛, 및 브랜칭 유닛에 접속된 적어도 하나의 해저 노드를 포함하고,
    상기 네트워크는 또한 상기 단말국과 상기 브랜칭 유닛 사이에서 그리고 브랜칭 유닛과 해저 노드 사이에서 광 및 전기 접속을 가능하게 하기 위한 트렁크 케이블을 포함하고,
    상기 방법은,
    - 복수의 광 파장들을 상기 해저 노드에서 수신하고 출력부에서 적어도 하나의 광 파장을 제공하는 단계; 및
    - 상기 해저 노드에서 단말국으로부터 수신된 제 1 DC 전압을 출력부에서 제공된 제 2 DC 전압으로 변환하는 단계로서, 상기 제 1 DC 전압은 상기 제 2 DC 전압보다 높은, 상기 변환 단계를 포함하고,
    상기 네트워크는 상기 트렁크 케이블의 제 1 케이블 헤드에 접속된 제 1 전력 공급기 및 상기 트렁크 케이블의 제 2 케이블에 접속된 적어도 제 2 전력 공급기를 포함하고, 상기 제 1 전력 공급기 및 상기 적어도 제 2 전력 공급기는 정상 또는 결함 조건들 하에서, 상기 네트워크에서 적어도 최소량의 전류를 개별적으로 또는 조합으로 공급하는, 네트워크에서 통신 및 전력을 전송하기 위한 방법.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 해저 노드는 복수의 광 파장들을 유도하고 상기 해저 노드의 이용을 위해 의도되는 파장을 필터링하거나, 상기 해저 노드는 적어도 하나의 파장을 상기 트렁크 케이블에 부가하는, 네트워크에서 통신 및 전력을 전송하기 위한 방법.
14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 네트워크는 또한 더미 부하를 포함하고,
    상기 전송 방법은, 상기 더미 부하가 여전히 상기 제 1 케이블 헤드로 스위칭되는 동안 상기 제 2 케이블 헤드로의 스위치를 닫음으로써 공칭 전압에서의 서비스에서 스위칭이 수행되도록 상기 더미 부하를 제 1 케이블 헤드로부터 제 2 케이블 헤드로 스위칭하는 단계, 및 상기 제 2 케이블 헤드로의 상기 스위칭이 수행된 후 상기 제 1 케이블 헤드로의 상기 스위치를 개방하는 단계를 포함하는, 네트워크에서 통신 및 전력을 전송하기 위한 방법.
15. 제 12 항에 있어서,
    상기 네트워크에서의 전류의 증가의 경우:
    - 상기 트렁크 케이블 상에서 이용가능한 전압을 임계 중간 값으로 강하시키는 단계;
    - 상기 해저 노드들에서의 전압의 변환을 정지시키는 단계; 및
    - 상기 하나 이상의 브랜칭 유닛들의 안전한 스위칭-오프를 가능하게 하는 증가된 전류보다 낮은 전류를 공급하는 단계가 수행되는, 네트워크에서 통신 및 전력을 전송하기 위한 방법.

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