KR102015993B1 - 로컬 전력 공급식 광통신 네트워크 - Google Patents

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요셉 프리랜드
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Abstract

로컬 전력 공급식 광통신 네트워크를 위한 광학 시스템(100)은 광학 신호(105, 105c)를 방출하는 제1 트렁크 단말(110), 광학 신호를 수신하는 제2 트렁크 단말(120), 통신 트렁크(102, 102c), 중간 유닛(151) 및 전력 소스(160)를 포함한다. 통신 트렁크는 수역의 바닥을 따라 배치되고, 제1 트렁크 단말을 제2 트렁크 단말과 커플링한다. 통신 트렁크는 제1 트렁크 단말로부터 제2 트렁크 단말로 광학 신호를 송신한다. 중간 유닛이 제1 트렁크 단말과 제2 크렁크 단말 사이의 통신 트렁크에 연결된다. 중간 유닛은 제1 트렁크 단말로부터, 방출된 광학 신호를 수신하고, 수신된 광학 신호를 증폭하고, 증폭된 광학 신호를 제2 트렁크로 전송한다. 전력 소스가 중간 유닛에 전원을 공급한다.

Description

로컬 전력 공급식 광통신 네트워크{LOCALLY POWERED OPTICAL COMMUNICATION NETWORK}
[0001] 본 개시내용은 대양 횡단 광섬유 케이블을 따라 전력 소스들을 사용하는 것과 같은 로컬 전력 공급식 광통신 네트워크들과 관련된다.
[0002] 해저 광통신 케이블들은 육상-기반 스테이션들을 연결하는, 해저면에 설치된 광학 케이블들이다. 그 광통신 케이블들은 대양을 가로질러 신호들을 반송하여, 상이한 대륙들 사이의 바다를 가로질러 케이블 통신을 가능하게 한다. 각각의 대양 횡단 해저 광학 케이블은 다수의 (최대 8 개의) 섬유들의 쌍들을 포함하며; 각각의 쌍은 각각의 방향으로 하나의 섬유를 갖는다. 해저 광통신 케이블은 다수의 섹션들로 분리되며, 각각의 섹션은 해저 중계기에 의해 다른 섹션에 연결된다. 신호들이 대양을 가로질러 반송될 때, 신호들은 그들의 전력의 일부를 손실할 수 있다. 각각의 해저 중계기는 다수의 EDFA(Erbium Doped Fiber Amplifiers)를 포함하며, 하나의 EDFA는 각각의 섬유의 각각의 방향의 신호를 위한 것이다. 각각의 EDFA는 이전 섬유 섹션에서 신호의 전파 동안 신호에 의해 경험된 손실을 보상하기에 충분한 이득을 갖는다. 중계기들 사이의 케이블들 (즉, 섬유) 섹션의 통상적인 길이는 약 60 km이다. 길이가 10,000 km인 통상적인 태평양 횡단의 케이블은 약 150-180 개의 중계기들을 갖는다. 따라서, 중계기들은, 다른 육상-기반 스테이션으로부터 신호를 수신하는 육상-기반 스테이션이 신호를 이해하는 것을 보장한다. 즉, 중계기들은 신호 전파 동안의 임의의 손실을 보상하기 위해 신호의 전력을 증가시킨다. 증가된 전력은, 광학 신호가 더 명확하고 더 정확할수록 더 복잡한 신호들이 하나의 육상-기반 스테이션에서 다른 육상-기반 스테이션으로 전송될 수 있기 때문에 더 많은 용량으로 변환된다.
[0003] 도 1을 참조하면, 광통신 시스템(10)은 통신 트렁크(102)에 커플링된 제1 및 제2 트렁크 단말들(110, 120)(스테이션들로도 지칭됨)을 포함한다. 통신 트렁크는 하나 이상의 중계기들(150)을 포함할 수 있다. 중계기들(150)에는 전력 공급 장비, 예를 들어, 해안에 위치된 전력 소스(112)에 의해 정전류, 통상적으로 1 Ampere로 전력이 공급된다. 구리의 0이 아닌 전기 저항률로 인해, 1 Ohm/kilometer 만큼 낮은 저항을 갖는 넓은 면적의 구리 도체를 사용하는 경우에도, 케이블의 각각의 섹션에서 전력 공급 전압이 60 Volt만큼 떨어지므로, 전력 공급 전압의 대략 절반이 태평양 횡단 케이블을 위한 구리에서 방열로 인해 손실된다. 일부 예들에서, 각각의 전력 소스(112)는 최대 15 kilovolts의 전력 공급 전압을 제공할 수 있다. 15 kV보다 더 높게 전력 공급 전압을 추가로 증가시키는 것은, 25년이 수명인 케이블 동작 동안 결함을 초래할 수 있다. 전력 공급 장비(112)는 전력 케이블(113), 이를 테면, 구리 케이블에 의해 중계기들(150)에 전력을 공급한다. 구리 케이블의 방열로 인해 전력 공급 전압의 절반이 손실되고, 150-180개의 대량의 중계기들로 인해, 각각의 중계기에서의 전압 강하가 50 Volt 미만으로 제한된다. 해저 섬유에 런칭된 통상적인 출력 전력은 각각의 방향에 대해 17 dBm(50 mW)이다. 다이오드 레이저에서 전기에서 광학으로 30%의 매우 효율적인 변환과, 다이오드 레이저에 의해 펌핑된 EDFA의 10% 효율을 가정하면, 각각의 EDFA는 1 A의 정전류에서 약 2 Volt의 전력 강하를 필요로 한다. 따라서, 중계기 당 50 V 전력 공급 전압은 중계기 내의 EDFA들의 수를 20-25 개로 제한하며, 즉, 10-12개 이하의 섬유 쌍들에 대한 손실 보상을 지원한다. 대부분의 해저 케이블들은 오늘날 6개의 광섬유 쌍들을 가지고 있다. 따라서, 해안으로부터의 중계기들의 전력 공급은 대양 횡단 해저 케이블들의 용량 증가를 더욱 제한한다.
[0004] 본 개시내용은, 제한된 전력 및 대역폭이라는 결점이 없이, 종래의 대양 횡단 광섬유 케이블들의 한계점들을 해결한다. 현재의 한계점들을 극복하기 위한 하나의 메커니즘은 대양을 가로질러 연장되는 통신 트렁크를 따라 전력 소스들을 사용하는 것이다.
[0005] 본 개시내용의 일 양상은 로컬 전력 공급식 광통신 네트워크를 위한 광학 시스템을 제공한다. 광학 시스템은 광학 신호를 방출하는 제1 트렁크 단말, 광학 신호를 수신하는 제2 트렁크 단말, 통신 트렁크, 중간 유닛 및 전력 소스를 포함한다. 통신 트렁크는 수역의 바닥을 따라 배치되고, 제1 트렁크 단말을 제2 트렁크 단말과 커플링한다. 통신 트렁크는 제1 트렁크 단말로부터 제2 트렁크 단말로 광학 신호를 송신한다. 중간 유닛이 제1 트렁크 단말과 제2 크렁크 단말 사이의 통신 트렁크에 연결된다. 중간 유닛은 제1 트렁크 단말로부터, 방출된 광학 신호를 수신하고, 수신된 광학 신호를 증폭하고, 증폭된 광학 신호를 제2 트렁크로 전송한다. 전력 소스가 중간 유닛에 연결되어 이에 전력을 공급한다. 전력 소스는 수역의 표면에 또는 그 근처에 위치된다.
[0006] 본 개시내용의 구현들은 다음 광학 특징들 중 하나 이상의 것을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 중간 유닛은, 전력 소스에 의해 전력을 공급받고 광학 출력을 방출하는 레이저, 및 이 레이저 및 제1 및 제2 트렁크 단말들과 통신하는 광학 결합기를 포함한다. 광학 결합기는 제1 트렁크 단말로부터의 광학 신호 및 레이저로부터의 광학 출력을 수신하는 것, 제1 트렁크 단말로부터의 광학 신호 및 레이저로부터의 광학 출력을 결합시킴으로써 광학 신호를 증폭하는 것, 및 증폭된 신호를 제2 트렁크 단말로 출력하는 것을 포함한다.
[0007] 일부 예들에서, 광학 결합기는 광학 증폭기, 광학 결합기/스플리터, 또는 광학 추가-드롭 멀티플렉서를 포함한다. 시스템은 광학 결합기와 레이저를 연결하고 광학 출력을 레이저로부터 광학 결합기로 송신하는 광섬유를 더 포함할 수 있다. 광학 결합기는 해저 섬유의 라만 증폭(Raman Amplification) 또는 EDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier)를 인에이블하는 파장 스플리터를 포함할 수 있다. 파워 소스는 레이저에 전력을 공급할 수 있다.
[0008] 시스템은 전력 소스 및 중간 유닛을 커플링하고 중간 유닛에 전력을 공급하는 전기 전력 케이블을 더 포함할 수 있다. 중간 유닛은 광통신 신호의 품질을 개선하기 위해 광통신 증폭기 또는 광학 재생기를 포함할 수 있다. 전력 소스는 풍력 소스, 파력 소스, 태양광 전력 소스, 열전기 전력 소스, 또는 연료 전력 소스를 포함할 수 있다.
[0009] 일부 예들에서, 시스템은 통신 트렁크를 따라 배치되고 통신 트렁크에 브랜치 단말을 커플링하는 브랜칭 유닛을 포함한다. 브랜칭 유닛은, 제1 통신 세그먼트를 위한 통신 스펙트럼의 파장들의 제1 대역을 필터링하는 제1 필터 및 제2 통신 세그먼트를 위한 통신 스펙트럼의 파장들의 제2 대역을 필터링하는 제2 필터를 포함하는 광학 추가-드롭 멀티플렉서를 포함한다. 파장들의 제2 대역은, 제1 대역과 제2 대역 사이에 가드 대역이 없는 상태로 파장들의 중첩 대역에서 파장들의 제1 대역과 중첩되며, 중첩 대역은 가변 크기를 갖는다. 파장들의 제1 대역은 제1 통신 세그먼트를 위한 파장들의 중첩 대역의 제1 부분을 포함하고, 파장들의 제2 대역은 제2 통신 세그먼트를 위한 파장들의 중첩 대역의 나머지 부분을 포함할 수 있다.
[0010] 파장들의 제1 대역은 제1 통신 세그먼트를 위한 파장들의 전체 중첩 대역을 포함하고, 파장들의 제2 대역은 파장들의 중첩 대역을 제2 통신 세그먼트로부터 제외한 것이다. 파장들의 중첩 대역은 파장들의 제1 대역의 스펙트럼 에지와 파장들의 제2 대역의 스펙트럼 에지 사이의 공통 파장들을 포함할 수 있다. 제1 필터 및/또는 제2 필터는 통신 스펙트럼의 파장들의 고정된 크기의 중첩 대역을 제공할 수 있다. 제1 필터 및/또는 제2 필터는 통신 스펙트럼의 파장들의 가변 크기의 중첩 대역을 제공하도록 조정가능하게 될 수 있다. 필터링은 파장들의 추가, 드롭 및/또는 재사용을 포함할 수 있다.
[0011] 본 개시내용의 다른 양상은 로컬 전력 공급식 광통신 네트워크를 위한 방법을 제공한다. 방법은 제1 트렁크 단말로부터의 광학 신호를 수역의 바닥을 따라 배치된 통신 트렁크로 방출하는 단계를 포함한다. 통신 트렁크는 제1 트렁크 단말을 제2 트렁크 단말에 커플링하고 제1 트렁크 단말로부터 제2 트렁크 단말로 광학 신호를 송신한다. 방법은 제1 트렁크 단말과 제2 트렁크 단말 사이의 중간 유닛에서 광학 신호를 수신하는 단계를 더 포함한다. 중간 유닛은 제1 트렁크 단말과 제2 크렁크 단말 사이의 통신 트렁크에 연결된다. 중간 유닛에는 수역의 표면에 또는 그 근처에 위치된 전력 소스에 의해 전력이 공급된다. 방법은 수신된 광학 신호를 중간 유닛에서 증폭하는 단계 및 증폭된 광학 신호를 중간 유닛으로부터 제2 트렁크 단말로 전송하는 단계를 더 포함한다.
[0012] 일부 구현들에서, 수신된 광학 신호를 증폭하는 단계는 중간 유닛의 레이저로부터의 광학 출력을 수신된 광학 신호와 결합하는 단계를 포함한다. 방법은 광학 신호 품질의 개선을 위해 중간 유닛에서 광학 재생하는 것을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 재생기는 수신된 광학 신호를 전기 신호로 변환하고, 전기 신호를 프로세싱하고, 전기 신호를 증폭된 광학 신호로 변환할 수 있다. 중간 유닛은, 전력 소스에 의해 전력을 공급받고 광학 출력을 방출하는 레이저, 및 이 레이저 및 제1 및 제2 트렁크 단말들과 통신하는 광학 결합기를 더 포함할 수 있다. 광학 결합기는 제1 트렁크 단말로부터의 광학 신호 및 레이저로부터의 광학 출력을 수신하는 것, 제1 트렁크 단말로부터의 광학 신호 및 레이저로부터의 광학 출력을 결합시킴으로써 광학 신호를 증폭하는 것, 및 증폭된 신호를 제2 트렁크 단말로 출력하는 것을 포함할 수 있다. 전력 소스는 파력 소스, 태양광 전력 소스, 열전기 전력 소스, 또는 연료 전력 소스 중 하나를 포함할 수 있다.
[0013] 일부 예들에서, 방법은 중간 유닛과 통신하는 브랜칭 유닛에서, 제1 통신 세그먼트를 위한 통신 스펙트럼의 파장들의 제1 대역을 필터링하는 단계 및 브랜칭 유닛에서, 제2 통신 세그먼트를 위한 통신 스펙트럼의 파장들의 제2 대역을 필터링하는 단계를 포함한다. 파장들의 제2 대역은, 제1 대역과 제2 대역 사이에 가드 대역이 없는 상태로 파장들의 중첩 대역에서 파장들의 제1 대역과 중첩된다. 중첩 대역은 가변 크기를 갖는다. 파장들의 제1 대역은 제1 통신 세그먼트를 위한 파장들의 중첩 대역의 제1 부분을 포함할 수 있고, 파장들의 제2 대역은 제2 통신 세그먼트를 위한 파장들의 중첩 대역의 나머지 부분을 포함한다. 파장들의 중첩 대역은 파장들의 제1 대역의 스펙트럼 에지와 파장들의 제2 대역의 스펙트럼 에지 사이의 공통 파장들을 포함할 수 있다.
[0014] 본 개시내용의 또 다른 양상은 로컬 전력 공급식 광통신 네트워크를 위한 제2 방법을 제공한다. 방법은 수역의 바닥을 따라 배치된 통신 트렁크에 연결된 중간 유닛에서 광학 신호를 수신하는 단계를 포함하며, 중간 유닛은 제1 트렁크 단말을 제2 트렁크 단말에 커플링한다. 방법은, 광을 통신 트렁크에 주입합으로써 수신된 광학 신호를 중간 유닛에서 증폭하는 단계를 더 포함한다. 중간 유닛은 통신 트렁크에 연결된 광학 결합기 및 광학 출력을 광학 결합기로 전송하는, 광학 결합기와 광통신하는 레이저를 포함한다. 방법은, 중간 유닛과 통신하며 수역의 표면에 또는 그 근처에 위치되는 전력 소스를 이용하여 레이저에 전력을 공급하는 단계를 더 포함한다.
[0015] 일부 예들에서, 수신된 광학 신호를 증폭하는 단계는 중간 유닛의 레이저로부터의 광학 출력을 수신된 광학 신호와 결합하는 단계를 포함한다. 방법은, 레이저 펌프가 유도된 라만 산란(stimulated Raman scattering)의 프로세스를 통해 신호를 증폭할 수 있도록, 중간 유닛에서, 신호 주파수와는 상이한 주파수를 갖는 레이저 펌프 광을 커플링하는 단계를 더 포함한다. 레이저는 신호 주파수보다 높은 주파수를 가질 수 있으며, 이는 효율적인 라만 증폭을 가능하게 한다. 레이저는 전력 소스에 또는 그 근처에 위치되거나 또는 광학 결합기에 또는 그 근처에 위치될 수 있다. 전력 소스는 파력 소스, 태양광 전력 소스, 열전기 전력 소스, 또는 연료 전력 소스를 포함할 수 있다.
[0016] 일부 구현들에서, 방법은 중간 유닛과 통신하는 브랜칭 유닛에서, 제1 통신 세그먼트를 위한 통신 스펙트럼의 파장들의 제1 대역을 필터링하는 단계 및 브랜칭 유닛에서, 제2 통신 세그먼트를 위한 통신 스펙트럼의 파장들의 제2 대역을 필터링하는 단계를 포함한다. 파장들의 제2 대역은, 제1 대역과 제2 대역 사이에 가드 대역이 없는 상태로 파장들의 중첩 대역에서 파장들의 제1 대역과 중첩되며, 중첩 대역은 가변 크기를 갖는다. 파장들의 제1 대역은 제1 통신 세그먼트를 위한 파장들의 중첩 대역의 제1 부분을 포함하고, 파장들의 제2 대역은 제2 통신 세그먼트를 위한 파장들의 중첩 대역의 나머지 부분을 포함한다. 파장들의 중첩 대역은 파장들의 제1 대역의 스펙트럼 에지와 파장들의 제2 대역의 스펙트럼 에지 사이의 공통 파장들을 포함한다. 광학 결합기는 라만 증폭기 또는 고출력 EDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier)를 포함할 수 있다.
[0017] 본 개시내용의 하나 이상의 구현들의 상세들이 첨부된 도면들과 아래의 설명에 제시된다. 다른 양상들, 특징들, 및 이점들이 상세한 설명 및 도면들로부터, 그리고 청구범위로부터 명백해 질 것이다.
[0018] 도 1은 해안 전력 소스들을 갖는 광통신 시스템의 종래 기술의 개략도이다.
[0019] 도 2 및 도 3은 통신 트렁크를 따라 해양 표면에 또는 그 부근에 전력 소스들을 갖는 예시적인 광통신 시스템의 개략도이다.
[0020] 도 4는 통신 트렁크를 따라 해양 표면에 또는 그 부근에 전력 소스들을 갖고 그리고 하나 이상의 브랜칭 유닛들을 갖는 예시적인 광통신 시스템의 개략도이다.
[0021] 도 5는 통신 트렁크를 따라 해양 표면에 또는 그 부근에 전력 소스들을 갖는 예시적인 광통신 시스템의 개략도이며, 중계기는 전기 부분으로부터 분리되어 있다.
[0022] 도 6은 통신 트렁크를 따라 해양 표면에 또는 그 부근에 전력 소스들을 갖는 예시적인 광통신 시스템의 개략도이며, 결합기/스플리터는 전기 부분으로부터 분리되어 있다.
[0023] 도 7은 통신 트렁크를 따라 해양 표면에 또는 그 부근에 전력 소스들을 갖고 그리고 하나 이상의 고 고도 통신 디바이스(High Altitude Communication Device)들과 연결되는 하나 이상의 브랜칭 유닛들을 갖는 예시적인 광통신 시스템의 개략도이다.
[0024] 도 8a는 광통신 시스템을 포함하는 글로벌-규모 통신 시스템의 예시적인 통신 벌룬의 사시도이다.
[0025] 도 8b는 광통신 시스템을 포함하는 글로벌-규모 통신 시스템의 예시적인 위성의 사시도이다.
[0026] 도 9는 상호연결된 하나 이상의 통신 시스템들을 포함하는 네트워크의 개략도이다.
[0027] 도 10은 광통신 방법을 위한 동작들의 예시적인 어레인지먼트의 개략도이다.
[0028] 도 11은 광통신 방법을 위한 동작들의 예시적인 어레인지먼트의 개략도이다.
[0029] 다양한 도면들에서의 동일한 참조 부호들은 동일한 엘리먼트들을 표시한다.
[0030] 도 2를 참조하면, 광통신 시스템(100)은 통신 트렁크(102)에 커플링된 제1 및 제2 트렁크 단말들(110, 120)(스테이션들로도 지칭됨)을 포함한다. 커플링(coupling)은, 하나의 시스템 엘리먼트에 의해 반송되는 신호들을 "커플링된" 엘리먼트에 부여하는 임의의 연결, 링크 등일 수 있다. 커플링된 엘리먼트들은 반드시 서로 직접적으로 연결되지 않을 수도 있으며 신호들을 조작하거나 또는 수정할 수 있는 중간 컴포넌트들 또는 디바이스들에 의해 분리될 수 있다. 통신 트렁크(102)는, 연관된 광학 채널들/파장들(λ) 상에서 광학 신호들(105)을 반송하는 복수의 광학 케이블 세그먼트들(102, 102a-n)(예를 들어, 해저 광학 케이블들)을 포함할 수 있다.
[0031] 각각의 케이블 세그먼트(102)는, 제1 트렁크 단말(110)과 제2 트렁크 단말(120) 사이에서 광학 신호들(105)의 양방향 통신을 위한 송신 경로를 제공하기 위해 광섬유 쌍들 및 하나 이상의 중계기들(150)을 포함하는 광섬유 케이블의 하나 이상의 섹션들을 포함할 수 있다. 시스템(100)은, 예를 들어, 단말들(110, 120) 중 적어도 2개 사이의 길이가 약 600 km를 초과하는 장거리 시스템으로 구성될 수 있으며, 수역, 예를 들어, 해양에, 길이 6,000-12,000 km로 걸쳐 있을 수 있다.
[0032] 중계기(들)(150)는 송신 경로 상의 신호 감쇠를 보상하는 임의의 광학 증폭기 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 중계기들(150)은 EDFA(erbium doped fiber amplifier), 라만 증폭기, 또는 하이브리드 라만/EDFA 증폭기와 같은 광학 증폭기로서 구성될 수 있다. 광학 증폭기들은, 신호를 먼저 전기 신호로 변환하지 않고 광학 신호를 직접 증폭하는 디바이스들이다. 광학 증폭기는 광학 캐비티가 없는 레이저로 간주될 수 있다. DFA(Doped fiber amplifier)들은, 광학 신호를 증폭시키기 위한 이득 매질로서 도핑된 광섬유(즉, 물질의 광학 특성들을 변경하기 위해 (매우 낮은 농도의) 물질에 삽입되는 트랜스 불순물 엘리먼트인 도펀트를 포함하는 광섬유)를 사용하는 광학 증폭기들이다. 증폭될 신호와 펌프 레이저는 도핑된 섬유에 멀티플렉싱되고, 도핑 이온들과의 상호작용을 통해 신호가 증폭된다. EDFA는 DFA들의 가장 일반적인 예이며, 실리카 섬유의 코어는 3가 에르븀 이온들로 도핑되며, 980 nm 또는 1,480 nm 파장의 레이저로 효율적으로 펌핑될 수 있고, 1,550 nm 지역에서 여전히 이득을 나타낸다. 라만 증폭기에서, 더 낮은 주파수의 신호 광자가 비선형 레짐(non-linear regime)의 광학 매질에서 더 높은 주파수 펌프 광자의 비탄성 산란을 유도할 경우, SRS(stimulated Raman scattering) 현상에 기반하는 라만 증폭에 의해 신호가 강화된다. 이는 다른 신호 광자가 생성되게 하여, 펌프와 신호 주파수들 사이의 여분의 에너지가 매질의 진동 상태들에 전달되어 광학 증폭을 가능하게 한다. 따라서, 라만 증폭은 (EDFA와 달리) 광섬유 내에서 신호와 펌프 레이저 간의 비선형 상호작용을 생성한다. 라만 증폭의 주요 이점은 각각의 섬유 세그먼트(102) 내에서 분산된 증폭을 제공하는 라만 증폭의 능력에 있으며, 이는 다음 증폭기(150) 앞의 섬유 세그먼트(102)의 길이를 증가시킨다. 시스템 대역폭은 시스템(100) 내의 광학 증폭기들의 사용가능한 대역폭과 일치할 수 있다. 각각의 중계기(150)는 (도 1에 도시된 바와 같은 해안 전력 소스(112) 대신에) 로컬 전력 소스(160)를 통해 로컬로 전력이 공급되며, 이는 도 1과 관련하여 도시되고 설명된 물리적 한계들을 제거한다. 각각의 중계기(150)에 전력을 공급하는 로컬 전력 소스(160)를 추가시킴으로써, 광통신 시스템(100)은 각각의 케이블 트렁크가 포함하는 섬유 쌍들의 수(예를 들어, 이전에 각각의 케이블 트렁크는 5-6개의 섬유 쌍들을 포함했다)를 증가시키며, 이는 로컬 전력 소스(160)를 추가함으로써 섬유 쌍들의 수가 10배 내지 100배까지 증가될 수 있다. 일부 예들에서, 중계기들(150)은, 하나의 중계기(150)가 고장날 경우 시스템(100)이 고장나지 않도록 리던던시를 위해 이격된다. 이외에도, 고장난 중계기(150)에 인접한 중계기들(150)에 전력을 공급하는 전력 소스들(160)은 동작 중인 인접한 중계기들(150)에 공급되는 전력을 증가시킴으로써 고장난 중계기(150)를 보상할 수 있다. 다른 예에서, 하나 이상의 중계기들(150)은, 광학 신호를 전기 신호로 변환하고, 전기 신호를 프로세싱한 후, 이 전기 신호를 광학 신호로 재변환하고, 변환된 광학 신호를 출력(송신)함으로써 광학 신호를 재생하는데 사용되는 광통신 중계기(OEO(optical-electrical-optical)로도 알려짐)로서 구성될 수 있다. 광통신 중계기들은, 광섬유의 감쇠 및 광학 신호의 왜곡으로 인한 손실을 극복함으로써 광통신 링크들의 도달을 연장시키는데 사용된다.
[0033] 로컬 전력 소스(160)는 전력 소스(160) 및 중계기(150)를 연결하는 전력 케이블(104)을 통해 중계기(150)에 전력을 제공한다. 로컬 전력 소스(160)는, 태양광 전력 배터리이거나, 또는 파도 에너지에 기초하거나, 또는 화석 연료에 기초하거나, 또는 이 둘의 조합일 수 있다. 다른 전력의 예들도 가능하다.
[0034] 도 3을 참조하면, 일부 구현들에서, 전력 소스(들)(160)는 해저에 또는 그 근처에 위치된다. 이러한 전력 소스들(160)은 파도 모션, 온도 구배들, 또는 발전(power generation)의 다른 적절한 방법들에 기초하여 전력을 생성할 수 있다. 파력(wave power)은 해수면 파도들에 의한 에너지의 수송이며, 전기를 제공하거나, 물을 증류하거나, 물을 펌핑하거나, 또는 임의의 다른 용도들로 전력을 생성하기 위해 그 에너지를 포획하는 것이다. 일부 예들에서, 전력 소스(160)가 해저와 해수면 사이에 포지셔닝되고, 이로써 보트가 전력 소스(160)에 도달하여 전력 소스(160)를 유지할 수 있다.
[0035] 도 4를 참조하면, 일부 구현들에서, 하나 이상의 브랜치 단말들(130)이, 대응하는 브랜칭 유닛들(140)에 의해 제1 트렁크 단말(110)과 제2 트렁크 단말(120) 사이의 통신 트렁크(102)에 커플링된다. 브랜칭 유닛(140)은 OADM(Optical Add-Drop Multiplexer) 브랜칭 유닛일 수 있다. 광통신 네트워크들에 사용되는 OADM들은 다중 파장 신호들로부터 파장 채널들을 제거하고 그러한 신호들에 채널들을 추가할 수 있다. 또한, 하나 이상의 중계기들(150) 및 링킹(linking) 광학 케이블들(102)은 브랜치 단말(130)을 그의 대응하는 브랜칭 유닛(140)에 커플링할 수 있다. 따라서, 시스템(100)은 단말들(110, 120, 130) 사이에서 광학 신호들(105)의 양방향 또는 단방향 통신을 제공하도록 구성될 수 있다.
[0036] 브랜칭 유닛들(140)은 (예를 들어, 스테이션 A에서 스테이션 B로의) 익스프레스(express) 파장들(λE)에 대한 익스프레스 경로들과 (예를 들어, 스테이션 A에서 스테이션 C로 그리고/또는 스테이션 B에서 스테이션 C로의) 추가/드롭 경로들 간의 용량 재지향의 기능을 가능하게 한다. 이는, 예를 들어, 각각의 OADM(140)에서 파장들(λA)의 대역을 동시에 추가/드롭함으로써 이루어질 수 있다. 용어들 "추가/드롭", "추가하는/드롭하는" 및 "추가된/드롭된"은 하나 이상의 파장들(λ)을 추가하거나, 하나 이상의 파장들(λ)을 드롭하거나, 또는 파장들(λ)을 추가하고 다른 것들을 드롭하는 동작 중 하나를 지칭한다. 이러한 용어들은 추가 및 드롭 동작들 둘 모두를 요구하도록 의도되지 않지만, 또한 추가 및 드롭 동작들을 제외하도록 의도되지도 않는다. 이 용어들은 단순히, 추가 또는 드롭 중 어느 하나 또는 추가 동작 및 드롭 동작 둘 모두를 지칭하는 편리한 방법으로서 사용될 뿐이다.
[0037] 일반적으로, 브랜칭 유닛들(140)은 채널들(λ)을 통신 트렁크(102)에 추가하고 통신 트렁크(102)로부터 드롭할 수 있다. 일부 구현들에서, WDM(wavelength division multiplexing) 신호(105)가 단말들(110, 120, 130) 중 하나 이상의 것에서 발신되고, 브랜칭 유닛들(140)은, 발신 트렁크 단말(110, 120)로부터 수신 트렁크 단말(110, 120) 또는 다른 브랜칭 유닛(140)으로 통신 트렁크(102)를 통해 중단없이(uninterruptedly) 이동시키기 위해, 브랜칭 유닛들(140)을 통해 일부 채널들(λ)을 전달하도록 구성될 수 있다. 브랜칭 유닛들(140)은 하나 이상의 다른 채널들(λ)을 브랜치 단말들(130)에 추가하거나 브랜치 단말들(130)로부터 드롭할 수 있다. 예를 들어, 제1 트렁크 단말(110)에서 발신되는 WDM 신호(105)는 하나 이상의 채널들(λ)을 점유하는 정보를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 브랜치 단말(130)에서 발신되는 WDM 신호(105)는 하나 이상의 채널들(λ)을 점유할 수 있다. WDM 신호들(105) 둘 모두는, 발신 제1 트렁크 단말(110)로부터 통신 트렁크(102)를 따라 제2 트렁크 단말(120)로 중단없이 특정 채널들(λ)을 전달하는 브랜칭 유닛(140)으로 송신될 수 있다. 브랜칭 유닛(140)은 제1 트렁크 단말(110)로부터 발신되는 하나 이상의 채널들(λ)로부터의 정보를 드롭, 즉, 추출하고, 드롭된 채널들(λ)을 브랜치 단말(130)에 전달하도록 구성될 수 있다. 브랜치 유닛(140)은 또한, 브랜치 단말(130)로부터 발신되는 특정 채널들(λ)에 대한 정보를 제1 트렁크 단말(110)로부터 발신된 WDM 신호(105)에 추가, 즉 삽입하고, (추가된 정보를 포함하는) 결과적으로 발생된 WDM 신호(105)를 제2 트렁크 단말(120)에 전달하도록 구성될 수 있다. 일부 예들에서, 제1 트렁크 단말(110)로부터 발신되는 WDM 신호(105)는 브랜칭 유닛(140)에서 완전히 종료되며, 그 경우, 브랜치 단말(130)로부터의 추가 정보가 제2 트렁크 단말(120) 상으로 전달될 것이다. 다른 브랜칭 유닛들(140)도 유사하게, 특정 채널들(λ)을 전달하고, 추가 및/또는 드롭할 수 있다.
[0038] 임의의 브랜칭 유닛(140)이 해저 환경에 배치될 수 있고 대양저에 놓여질 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로, 브랜칭 유닛(140)은 지상 환경에 있을 수 있고 브랜치 단말(130)과 동일한 중앙 오피스에 콜로케이팅될 수 있다. 따라서, 통신 트렁크(102)가 비치 랜딩(beach landing)들 사이에 걸쳐있을 수 있거나, 또는 2개의 단말 스테이션들 사이에서 지상 연결을 제공할 수 있다. OADM(140)은, 신호(105)의 익스프레스 파장들(λE) 및 추가/드롭 파장들(λA)의 트래픽 혼합을 제공하는 하나 이상의 튜닝가능한/조절가능한 필터들(142)을 포함할 수 있다.
[0039] 다수의 단말들/스테이션들(110, 120, 130)은 OADM들(140)의 광학 필터들을 이용하여 전체 스펙트럼을 대역들 B로 분리시킴으로써 동일한 섬유 쌍의 광학 대역폭을 공유한다. 대역 B는 스펙트럼에 있어서 서로 인접하게 존재하는 2 이상의 파장들(λ)(채널들로도 지칭됨)을 포함한다. 각각의 OADM(140)에서 신호 파장(λ)의 하나 이상의 대역들 B를 추가/드롭함으로써, 대역의 스펙트럼 에지들에 인접한 파장들(λ)을 갖는 신호들(105)은 비대칭 페널티들 및 높은 손실에 영향을 받는다. "스펙트럼 에지(spectral edge)"라는 용어는 파장들(λ)의 해당 특정 대역 B 내에 포함되지 않은 파장(λ)에 바로 인접한 파장들(λ)의 대역 내에 포함된 파장(λ)을 지칭한다. 추가된/드롭된 대역 내에서 파장들(λ)을 갖는 신호들(105) 중 어느 것도 이 스펙트럼 왜곡을 경험하지 않는다.
[0040] 일부 구현들에서, 중계기(150)는 중계기(150)에 연결된 로컬 전력 소스(160)를 갖는다. 중계기(150)에 대한 연결 타입은 중계기(150) 타입에 의존할 수 있다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 중계기(150)는 전력을 필요로 하는 액티브 중계기(150a)이며, 연결된 전력 공급장치(160)가 전력 케이블(104)을 통해 중계기(150a)에 전력을 공급한다. 그러나, 도 5 내지 도 7을 참조하면, 중계기(150)가 패시브 중계기(150p)(중계기(150p)에 전력을 공급할 어떠한 전자장치도 없는 중계기(150p))인 경우, 연결된 전력 공급장치(160)는 전력 케이블(104)을 통해 레이저(170)에 전력을 전달하며, 이는 결국 광섬유(102)를 통해 패시브 중계기(150p)로 광을 전달한다. 도 5 내지 도 7의 시스템(100)은 전자 층, 즉 전력 소스(160) 및 레이저(170)를 광학 층, 즉, 패시브 중계기(150p)로부터 분리한다. 따라서, 전력 소스(160) 또는 레이저(170)가 유지보수를 필요로 하는 경우들에서, 이들이 쉽게 도달될 수 있는 위치에 이들이 포지셔닝된다. 레이저(170)는 전자기 방사의 유도 방출에 기초하여 광학 증폭의 프로세스를 통해 광을 생성하는 디바이스이다. 레이저(170)는 광을 코히어런트하게(coherently) 방출하며, 이는 레이저(170)가 타이트 스팟에 집중되게 한다. 예를 들어, 공간적 코히어런스는 레이저 빔(광)이 장거리들에 걸쳐 좁은 상태를 유지하게 한다.
[0041] 도 5를 참조하면, 광통신 시스템(100)은 통신 트렁크(102c)에 커플링된 제1 및 제2 트렁크 단말들(110, 120)(스테이션들로도 지칭됨)을 포함한다. 커플링(coupling)은, 하나의 시스템 엘리먼트에 의해 반송되는 신호들(105, 105c)이 "커플링된" 엘리먼트에 부여되는 임의의 연결, 링크 등일 수 있다. 커플링된 엘리먼트들은 서로 직접적으로 연결될 필요는 없을 수 있으며 신호들(105, 105c)을 조작하거나 또는 수정할 수 있는 중간 컴포넌트들 또는 디바이스들에 의해 구분될 수 있다. 통신 트렁크(102)는, 연관된 광학 채널들/파장들(λ0) 상에서 광학 신호들(105, 105c)을 반송하는 복수의 광학 케이블 세그먼트들(102, 102a-n)(예를 들어, 해저 광학 케이블들)을 포함할 수 있다.
[0042] 각각의 케이블 세그먼트(102)는, 제1 트렁크 단말(110)과 제2 트렁크 단말(120) 사이에서 광학 신호들(105, 105c)의 양방향 통신을 위한 송신 경로를 제공하기 위한 광섬유 쌍들 및 하나 이상의 패시브 중계기들(150p)을 포함하는 광섬유 케이블의 하나 이상의 섹션들을 포함할 수 있다. 시스템(100)은, 예를 들어, 단말들(110, 120) 중 적어도 2개 사이의 길이가 약 600 km를 초과하는 장거리 시스템으로서 구성될 수 있으며, 수역, 예를 들어, 해양에, 길이 6,000-12,000 km로 걸쳐 있을 수 있다.
[0043] 패시브 중계기(들)(150p)는 송신 경로 상의 신호 감쇠를 보상하는 임의의 광학 증폭기 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 중계기들(150)은 EDFA(erbium doped fiber amplifier), 라만 증폭기, 또는 하이브리드 라만/EDFA 증폭기와 같은 광학 증폭기로서 구성될 수 있다. 패시브 중계기(150p)는 통신 트렁크(102c)와 펌프 섬유(102p)를 결합한다. 펌프 섬유(102p)는 패시브 중계기(150p)의 도핑된 광섬유를 여기시키기 위해(예를 들어, 에르븀(erbium) 이온들을 여기시키기 위해) (광학 에너지를 갖는) 레이저 빔(105p)을 전달한다. EDFA 패시브 중계기(150p)는 펌프 섬유(102p)로부터의 비교적 고출력의 광 빔(105p)을 파장 선택성 커플러를 이용하여 통신 트렁크(102c)로부터의 입력 신호(105c)와 결합한다. 통신 트렁크(102c)의 입력 통신 신호(105c)와 펌프 섬유(102p)의 고출력 광 빔(105p)은 상당히 상이한 파장들이다. 펌프 섬유(102p)는 패시브 중계기(150p)의 에르븀(Er3+ 도핑된 섬유)의 흡수 대역폭 내의 파장을 갖는 광(105p)을 출력한다. 결합된 광(즉, 펌프 광섬유(102p)로부터의 광(105p) 및 통신 트렁크(102c)로부터의 신호(105c))은 섬유의 코어에 포함된 에르븀 이온들을 갖는 패시브 중계기(150p) 내의 섬유의 섹션으로 유도된다. 이는, 펌프 섬유(102p)로부터의 고출력 광 빔이 에르븀 이온들을 그들의 더 높은 에너지 상태로 여기되게 한다. 펌프 섬유(102p)의 고출력 광 빔과는 상이한 파장의 통신 트렁크(102c)의 통신 신호(105c)의 광자들이 여기된 에르븀 원자들과 만날 경우, 에르븀 원자들은 그들의 에너지의 일부를 통신 트렁크(102c)의 통신 신호(105c)에 넘겨주고 그들의 저 에너지 상태로 복귀한다. 에르븀은 그의 에너지를 증폭되는 신호(이는 통신 트렁크(102c)로부터의 통신 신호(105c)임)와 동일한 위상 및 방향에 있는 추가 광자들의 형태로 넘겨준다. 따라서, 신호(105c)는, 그의 이동 방향으로 증폭된 신호(105a)로서 증폭된다. 펌프 섬유(102p)의 펌프 파장(λp)의 선택은, 패시브 중계기(150p)에 펌프 신호(105p)를 전달하는데 사용되는 섬유의 낮은 전력 손실 및 에르븀 Er3 + 흡수 스펙트럼에 기초한다. 일부 예에서, 펌프 파장(λp)의 파장 범위는 1400 nm 내지 1500 nm 미만 이내이다. 해안 상에 위치된 전력 소스(112)로부터 전력 케이블(113)(도 1)을 제거함으로써, 시스템(100)은 통신 트렁크(102) 내의 섬유들의 수를 증가시켜 100개 내지 최대 1,000개의 섬유들을, 그리고 일부 예들에서는 더 많은 섬유들을 포함할 수 있다. 따라서, 각각의 로컬 전력 소스(160)는 레이저(170)에 1kW(kilowatt), 최대 10kW의 전력을 공급함으로써 100개 내지 최대 1,000개의 섬유들에 전력을 공급한다.
[0044] 도 6은 패시브 증폭기(150p)가 파장 스플리터(152)로 대체된 것을 제외하고 도 5와 유사하다. 도시된 바와 같이, 스플리터(152)는 파장(λp)을 갖는 라만 펌프 광을 파장(λ0)의 신호 광과 결합함으로써 송신 섬유(102c)에서 라만 증폭을 가능하게 한다. 스플리터(152)가 해저면에 포지셔닝되고 통신 트렁크(102c) 및 펌프 광섬유(102p)와 통신한다. 레이저(170)는 특정 타입의 레이저인 라만 레이저(170r)일 수 있고, 여기서, 기본적인 광 증폭 메커니즘은, 시뮬레이트된 라만 산란(이는 광을 증폭시키기 위해 시뮬레이트된 전자 트랜지션들에 의존하는 종래의 레이저들과는 상이함)이다. 라만 레이저들(170r)은 광학적으로 펌핑된다; 그러나, 펌핑은 종래의 레이저들처럼 파퓰레이션 반전(population inversion)을 생성시키지 않는다. 대신, 펌프 광자들이 흡수되고, 시뮬레이트된 라만 산란에 의해 저주파수 레이저 광자들로서 즉시 재방출된다. 2개의 광자 에너지들 간의 차는 고정되며 이득 매질의 진동 주파수에 대응한다. 따라서, 임의적인 레이저-출력 파장들을, 그에 맞춰 펌프-레이저 파장을 선택함으로써 생성하는 것이 가능하다. (종래의 레이저들에서, 가능한 레이저 출력 파장들이 이득 재료의 방출 선(emission line)들에 의해 결정된다.)
[0045] 라만 펌프 파장(λR)을 갖는 라만 펌프 광(105r)이 60 내지 100 킬로미터마다 통신 트렁크(102c)에 주입된다. 라만 펌프 파장(λR)이 유리의 분자 진동들의 에너지에 의해 투과 파장(λo)으로부터 시프트된다. 이 경우, 광학 층, 즉 스플리터(152)와 전기 층들, 즉 전력 소스(160) 및 라만 레이저(170r)의 완전한 분리가 달성된다. 패시브 광학 층이기도 한 스플리터(152)는, 추가 엘리먼트들이 케이블(102) 상에 탑재되지 않기 때문에 긴 수명을 갖는다. 따라서, 도 6에 도시된 셋업은, 스플리터(152)가 패시브 파장 스플리터를 포함하기 때문에 케이블(102)의 수명을 25년 넘게 연장시킨다. 또한, 몇몇 실시예들에서, 라만 증폭기(152)는, 상이한 주파수를 각각 갖는 몇 개의 라만 레이저들(170r)에 의해 펌핑될 경우, 4THz의 C-대역에 비해 증폭기 대역폭을 2배 내지 3배 연장시킨다.
[0046] 다시 도 2 내지 도 6을 참조하면, 시스템(100)은, 로컬 전력 소스(160) 및 레이저들(170)과 같은 모든 액티브 전자장치가 해양 표면 근처에 위치되기 때문에 보다 단순한 동작 및 장비의 유지 보수를 가능하게 한다. 또한, 시스템(100)이 더 많은 섬유 쌍들의 추가에 의해 업그레이드될 필요가 있는 경우, 기존 통신 트렁크들(102, 102c)을 간섭하지 않고 추가 통신 트렁크들(102, 102c)이 추가되고, 기존 펌프 섬유(케이블)(102p)를 간섭하지 않고 추가 펌프 케이블들(102p)이 또한 추가된다. 따라서, 시스템(100) 대역폭을 확장하기 위해 업그레이드하는 동안 기존 케이블들(102)이 그대로 유지된다. 또한, 이 경우, 추가 레이저(170)(미도시)가 추가 섬유들(102)을 지지하도록 추가된다.
[0047] 도 7 내지 도 8b를 참조하면, 일부 구현들에서, 추가적으로 앞에서 설명된 시스템과 유사한 통신 시스템(100a)은 HACD(High Altitude Communication Device)들(200) 및 게이트웨이들(300)(이를 테면, 소스 지상 스테이션, 목적지 지상 스테이션, 또는 링킹 지상 스테이션들)을 포함한다. HACD(200)는 지구의 대기로 방출되는 디바이스이다. HACD(200)는 GEO(Geosynchronous Earth Orbit)를 비롯한 LEO(Low Earth Orbit) 또는 MEO(Medium Earth Orbit) 또는 HEO(High Earth Orbit)의 통신 벌룬(200a) 또는 위성(200b)을 지칭할 수 있다. HACD(200)는 소스 지상 스테이션(300)으로부터 통신(20)을 수신하고 그 통신 신호를 목적지 지상 스테이션(300)로 라우팅하는 안테나(207)를 포함한다. HACD(200)는 또한, 수신된 통신(20)을 프로세싱하고 목적지 지상 스테이션(300)에 도달하기 위한 통신(20) 경로를 결정하는 데이터 프로세싱 디바이스(210)를 포함한다. 시스템(100)은 통신 벌룬들(200a), 위성들(200b), 또는 이 둘의 조합을 포함할 수 있다.
[0048] 도시된 바와 같이, 하나 이상의 로컬 전력 소스들(160)은, HACD 디바이스(200)와의 통신을 제공하는 게이트웨이(300) 및 HACD들(200) 및 통신 트렁크들(102)을 통해 리던던트 연결들을 제공하는 다른 게이트웨이들을 포함할 수 있다. 로컬 전력 소스(160) 및 게이트웨이들(300)은 HACD들(200) 네트워크에 고 대역폭 연결을 제공하기 위해 바다에서 POP(point of presence)로서 동작한다.
[0049] 일부 구현들에서, 하나 이상의 게이트웨이들(300)은 대응하는 브랜칭 유닛들(140)에 의해 제1 트렁크 단말(110)과 제2 트렁크 단말(120) 사이의 통신 트렁크(102c)(또한 중계기들로도 동작함)와 통신하는 트렁크 단말(130)이다. 도 4와 관련하여 앞에서 설명된 바와 같이, 브랜칭 유닛(140)은 OADM(Optical Add-Drop Multiplexer) 브랜칭 유닛일 수 있다. 광통신 네트워크들에 사용되는 OADM들은 다중 파장 신호들로부터 파장 채널들을 제거하고 그러한 신호들에 채널들을 추가할 수 있다. 또한, 하나 이상의 중계기들(150) 및 링킹 광학 케이블들(102)은 브랜치 단말(130)을 그의 대응하는 브랜칭 유닛(140)에 커플링할 수 있다. 따라서, 시스템(100)은 단말들(110, 120, 130) 사이에서 광학 신호들(105)의 양방향 또는 단방향 통신을 제공하도록 구성될 수 있다.
[0050] 도 8a를 참조하면, 통신 벌룬들(200a)은 (예를 들어, 크기가 약 49 피트의 폭과 39 피트의 높이인) 벌룬(204), 장비 박스(206a), 및 태양전지 패널들(208)을 포함한다. 장비 박스(206a)는, 고 고도 벌룬(200a)이 갈 필요가 있는 장소를 결정하도록 알고리즘들을 실행시키는 데이터 프로세싱 디바이스(210)를 포함하며 그 다음 각각의 고 고도 벌룬(200a)은 자신이 갈 장소로 데려다 주는 방향으로 부는 바람의 층으로 이동한다. 장비 박스(206a)는 또한, 전력을 저장할 배터리들 및 다른 통신 벌룬(200a), 지상의 인터넷 안테나들 또는 게이트웨이들(300)과 통신하기 위한 트랜시버(예를 들어, 안테나들(207))를 포함한다. 통신 벌룬들(200a)은 또한 장비 박스(206a)에 전력을 공급하는 태양전지 패널들(208)을 포함한다. 일부 예들에서, 태양전지 패널들(208)은 강렬한 태양에서 약 100 와트를 생성하며, 이는 배터리를 충전하는 동안 통신 벌룬들(200a)을 작동시키기에 충분하고 햇빛이 없을 때인 밤 동안에 사용된다. 모든 고 고도 벌룬들(200a)이 함께 동작하고 있을 경우, 그들은 벌룬 콘스텔레이션을 형성한다. 일부 구현들에서, 지상의 사용자들은, 소스 또는 목적지 지상 스테이션(300)을 가질 필요가 없는 통신 벌룬(200a)에 통신 신호들을 전송하는 특수화된 안테나들을 갖는다. 통신(20)을 수신하는 통신 벌룬(200a)은, 통신 벌룬들(200a) 중 하나가 로컬 인터넷 제공자에게 연결되고 통신 벌룬들(200a)의 네트워크를 통해 사용자에게 서비스를 제공하는 목적지 지상 스테이션의 영향권에 도달할 때까지 다른 통신 벌룬(200a)에 통신(20)을 전송한다.
[0051] 위성(200b)은 지구 주위의 궤도에 배치되는 오브젝트이며, 군사 또는 민간 관측 위성들, 통신 위성들, 항법 위성들, 기상 위성들, 및 연구 위성들과 같은 상이한 목적들로 사용될 수 있다. 위성(200b)의 궤도는, 위성(200b)이 사용되고 있는 목적에 부분적으로 의존하여 변한다. 위성 궤도들은 LEO(Low Earth Orbit), MEO(Medium Earth Orbit) 및 HEO(High Earth Orbit)와 같이 지구 표면으로부터의 그들의 고도에 기초하여 분류될 수 있다. LEO는, 고도 범위가 0 내지 1,240 mile에 이르는 지구 중심 궤도(즉, 지구 둘레의 궤도)이다. MEO는 또한, 고도 범위가 1,200 mile 내지 22,236 mile인 지구 중심 궤도이다. HEO는 또한 지구 중심 궤도이며 고도가 22,236 mile을 초과한다. GEO(Geosynchronous Earth Orbit)는 HEO의 특수한 경우이다. GSO(Geostationary Earth Orbit, 그러나 때때로 GEO로도 지칭됨)는 지구 정지 궤도의 특수한 경우이다.
[0052] 함께 동작하는 다수의 위성들(200b)은 위성 콘스텔레이션을 형성한다. 위성 콘스텔레이션 내의 위성들(200b)은 함께 동작하고 지상 커버리지에서 중첩되도록 조정될 수 있다. 2가지 공통 타입들의 콘스텔레이션들은 폴라(polar) 콘스텔레이션 및 워커(Walker) 콘스텔레이션이며, 둘 모두 최소 수의 위성들(200b)을 사용하면서 최대 지구 커버리지를 제공하도록 설계된다.
[0053] 도 8b을 참조하면, 위성(200b)은, 통신 벌룬들(200a)의 데이터 프로세싱 디바이스(210)와 유사한 데이터 프로세싱 디바이스(210)를 갖는 위성 바디(206b)를 포함한다. 데이터 프로세싱 디바이스(210)는 위성(200b)이 향하고 있는 장소를 결정하는 알고리즘들을 실행한다. 위성(200b)은 또한 통신(20)을 수신하고 송신하기 위한 안테나(207)를 포함한다. 위성(200b)은 위성 바디(206b) 상에 장착된 태양전지 패널들(208)을 포함한다. 태양전지 패널들(208)은 위성(200b)에 전력을 공급한다. 일부 예들에서, 위성(200b)은, 햇빛이 태양전지 패널들(208)에 도달하지 않고 태양전지 패널들(208)을 충전하지 않고 있을 경우 사용되는 재충전 배터리들을 포함한다.
[0054] 다수의 HACD들(200)로부터 시스템(100)을 구성할 경우, 하나의 HACD(200)를 다른 것과 링크시킴으로써 시스템(100)을 통해 장거리들에 걸쳐 트래픽을 라우팅하는 것이 때때로 바람직하다. 예를 들어, 2개의 위성들(200b)은 위성간 링크들을 통해 통신할 수 있고, 2개의 통신 벌룬들(200a)은 벌룬간 링크들을 통해 통신할 수 있다. 이러한 디바이스간(위성(200b) 또는 벌룬(200a)) 링킹 IDL은 소스 및 목적지 지상 스테이션들(300)로부터 멀리 떨어진 영역들로 통신 서비스들을 제공하는데 유용하며 또한 레이턴시를 감소시키고 보안을 향상시킬 수 있다(광섬유 케이블들이 인터셉팅될 수 있고 케이블을 통해 진행하는 데이터가 리트리빙될 수 있다). 이러한 타입의 디바이스간 통신은, 모든 신호 트래픽이 지상-기반 게이트웨이(300)에서 위성(200b)으로 이동한 다음 지구 상의 사용자에게 아래쪽으로 직접 이동하거나 또는 그 반대로 이동하는 "벤트-파이프(bent-pipe)" 모델과는 상이하다. "벤트-파이프(bent-pipe)" 모델은 어떠한 디바이스간 통신들도 포함하지 않으며; 대신, 위성(200b)이 중계기로서 동작한다. "벤트-파이프" 모델들의 일부 예들에서, 위성(200b)에 의해 수신된 신호는 이것이 재송신되기 전에 증폭된다; 그러나, 신호 프로세싱은 발생하지 않는다. "벤트-파이프" 모델의 다른 예에서, 신호의 일부 또는 전부가, 상이한 빔들로의 라우팅, 에러 정정, 또는 서비스 품질 제어 중 하나 이상의 것을 허용하도록 프로세싱되고 디코딩될 수 있다; 그러나, 디바이스간 통신은 발생하지 않는다.
[0055] 일부 구현들에서, 긴-스케일의 HACD 콘스텔레이션들(예를 들어, 벌룬 콘스텔레이션 또는 위성 콘스텔레이션들)은 다수의 평면들 또는 그룹들(미도시), 및 평면 당 HACD들(200)의 수에 관하여 설명된다. 동일한 평면 내의 HACD들(200)은 그들의 평면내 HACD(200) 이웃들과 관련하여 동일한 포지션을 유지한다. 그러나, 인접한 평면 내의 이웃들과 관련되는 HACD(200)의 포지션은 시간에 따라 변한다.
[0056] IDL(Inter-device link)은 게이트웨이 홉들에 대한 HACD들(200)의 수를 제거하거나 또는 감소시키며, 이는 레이턴시를 감소시키고 전반적인 네트워크 능력들을 향상시킨다. 디바이스간 링크들은, 특정 지역을 커버하는 하나의 HACD(200)로부터의 통신 트래픽이, 제1 HACD(200)가 제1 영역을 떠나고 있고 제2 HACD(200)가 그 영역에 진입하고 있는 동일한 지역을 커버하는 다른 HACD(200)로 끊김없이 핸드오버될 수 있게 한다.
[0057] 도 9를 참조하면, 일부 구현들에서, 다수의 단말들/스테이션들(110, 120, 130)이 하나 이상의 통신 트렁크들(102)을 통해 연결된다. 통신 트렁크(102)는, 연관된 광학 채널들/파장들(λ) 상에서 광학 신호들(105)을 반송하는 복수의 광학 케이블 세그먼트들(102, 102a-n)(예를 들어, 해저 광학 케이블들)을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 다수의 단말들/스테이션들(110, 120, 130)이 (도 7 및 도 8과 관련하여 설명된 바와 같이) HACD들(200) 및 게이트웨이들(300)을 통해 연결된다. 일부 예들에서, 하나 이상의 스위치들은 네트워크의 일 부분이 유지보수될 필요가 있을 경우 통신을 재전송하는 네트워크 내의 장소들이다. 따라서, 유지보수가 완료될 때까지 통신은 상이한 경로를 통해 진행한다. 광학 스위치는 동작 단순화를 위해 로컬 전력 소스들(160)에 또는 그 근처에 장착될 수 있다.
[0058] 도 10은 광통신의 방법(1000)에 대한 동작들의 예시적인 어레인지먼트의 개략도이며, 방법(1000)은, 블록(1002)에서 광학 신호(105, 105c)를 제1 트렁크 단말(110)로부터 수역의 바닥을 따라 배치된 통신 트렁크(102, 102c)로 방출하는 단계를 포함한다. 통신 트렁크(102, 102c)는 제1 트렁크 단말(110)을 제2 트렁크 단말(120)에 커플링하고, (파장 λ를 갖는) 광학 신호(105, 105c)를 제1 트렁크 단말(110)로부터 제2 트렁크 단말(120)로 송신한다. 블록(1004)에서, 방법(1000)은 제1 트렁크 단말(110)과 제2 트렁크 단말(120) 사이의 중간 유닛(151)에서 광학 신호(105, 105c)를 수신하는 단계를 더 포함한다. 중간 유닛(151)은 제1 트렁크 단말(110)과 제2 트렁크 단말(120) 사이의 통신 트렁크(102)에 연결된다. 전력 소스(170)가 유지보수를 필요로 할 경우 전력 소스에 쉽게 액세스하기 위해 수역의 표면에 또는 그 근처에 위치된 전력 소스(160)에 의해 중간 유닛(151)에 전력이 공급된다. 블록(1006)에서, 방법(1000)은 중간 유닛(151)에서 통신 트렁크(102c)로부터 수신된 수신 광학 신호(105, 105c)를 증폭하는 단계, 및 블록(1008)에서, 증폭된 광학 신호(105, 105a)를 중간 유닛(151)으로부터 제2 트렁크 단말(120)로 전송하는 단계를 더 포함한다.
[0059] 일부 구현들에서, 통신 트렁크(102c)로부터 수신된 수신 광학 신호(105, 105c)를 증폭하는 단계는 레이저(170, 170r)로부터 중간 유닛(151)의 펌프 섬유(102p)를 경유한 광학 출력(105, 105)을 수신 광학 신호(105, 105c)와 결합하는 단계를 포함한다. 방법(1000)은 중간 유닛(151)에서 (예를 들어, 광통신 중계기를 이용하여), 수신된 광학 신호(105, 105c)를 전기 신호로 변환하는 단계, 전기 신호를 프로세싱하는 단계 및 전기 신호를 증폭된 광학 신호(105, 105a)로 변환하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 중간 유닛(151)은, 전력 소스(160)에 의해 전력을 공급받고 전력 섬유(102, 102p)를 통해 광학 출력(105, 105p, 105r)을 방출하는 레이저(170), 및 레이저(170) 및 제1 및 제2 트렁크 단말들(110, 120)과 통신하는 광학 결합기(150)를 포함할 수 있다. 광학 결합기(150)는 제1 트렁크 단말(110)로부터의 광학 신호(105, 105c) 및 레이저(170, 170r)로부터의 광학 출력(105)을 수신하는 것, 제1 트렁크 단말(110)로부터의 광학 신호(105, 105c) 및 레이저(170, 170r)로부터의 광학 출력(105, 105p, 105r)을 결합시킴으로써 광학 신호(105, 105c)를 증폭하는 것, 및 증폭된 신호(105, 105a)를 제2 트렁크 단말(120)로 출력하는 것을 포함할 수 있다. 전력 소스(160)는 파력 소스, 태양광 전력 소스, 열전기 전력 소스, 또는 연료 전력 소스 중 하나를 포함할 수 있다.
[0060] 일부 예들에서, 방법(1000)은 중간 유닛(151)과 통신하는 브랜칭 유닛(140)에서, 제1 통신 세그먼트를 위한 통신 스펙트럼의 파장들(λE)의 제1 대역을 필터링하는 단계 및 브랜칭 유닛(140)에서, 제2 통신 세그먼트를 위한 통신 스펙트럼의 파장들(λA)의 제2 대역을 필터링하는 단계를 포함한다. 파장들의 제2 대역은, 제1 대역(λE)과 제2 대역 (λA) 사이에 가드 대역이 없는 상태로 파장들의 중첩 대역에서 파장들(λE)의 제1 대역과 중첩된다. 중첩 대역은 가변 크기를 갖는다. 파장들(λE)의 제1 대역은 제1 통신 세그먼트를 위한 파장들의 중첩 대역의 제1 부분을 포함할 수 있고, 파장들(λA)의 제2 대역은 제2 통신 세그먼트를 위한 파장들의 중첩 대역의 나머지 부분을 포함한다. 파장들의 중첩 대역은 파장들의 제1 대역의 스펙트럼 에지와 파장들의 제2 대역의 스펙트럼 에지 사이의 공통 파장들을 포함할 수 있다.
[0061] 도 11은 광통신의 방법(1100)에 대한 동작들의 예시적인 어레인지먼트의 개략도이며, 방법(1100)은, 블록(1102)에서 광학 신호(105, 105c)를 수역의 바닥을 따라 배치된 통신 트렁크(102, 102c)에 연결된 중간 유닛(151)에서 수신하는 단계를 포함하며, 중간 유닛(151)은 제1 트렁크 단말(110)을 제2 트렁크 단말(120)에 커플링한다. 블록(1104)에서, 방법(1100)은 광(예를 들어, 레이저(170, 170r)로부터의 광학 신호(105, 105p, 105r))를 통신 트렁크(102c)로 주입함으로써, 수신된 광학 신호(105, 105c)를 중간 유닛(151)에서 증폭하는 단계를 더 포함한다. 중간 유닛(151)은, 통신 트렁크(102c)에 연결된 광학 결합기(150, 152) 및 광학 출력(105, 105p, 105r)을 광학 결합기(150)로 전송하는, 광학 결합기(150, 152)와 광통신하는 레이저(170, 170r)를 포함한다. 블록(1106)에서, 방법(1100)은, 중간 유닛(151)과 통신하고 수역의 표면에 또는 그 근처에 위치되는 전력 소스(160)를 이용하여 레이저(170, 170r)에 전력을 공급하는 단계를 더 포함한다.
[0062] 일부 예들에서, 통신 트렁크(102, 102c)로부터 수신된 광학 신호(105, 105c)를 증폭하는 단계는 중간 유닛(151)의 레이저(170)로부터의 광학 출력(105, 105p, 105r)을 통신 트렁크(102c)로부터 수신된 광학 신호(105, 105c)와 결합하는 단계를 포함한다. 레이저(170)는 전력 소스(160)에 또는 그 근처에 위치되거나 또는 광학 결합기에 또는 그 근처에 위치될 수 있다. 전력 소스(160)는 파력 소스, 태양광 전력 소스, 열전기 전력 소스, 또는 연료 전력 소스를 포함할 수 있다.
[0063] 일부 구현들에서, 방법(1100)은 중간 유닛(151)과 통신하는 브랜칭 유닛(140)에서, 제1 통신 세그먼트를 위한 통신 스펙트럼의 파장들(λE)의 제1 대역을 필터링하는 단계 및 브랜칭 유닛(140)에서, 제2 통신 세그먼트를 위한 통신 스펙트럼의 파장들(λA)의 제2 대역을 필터링하는 단계를 포함한다. 파장들(λA)의 제2 대역은, 제1 대역(λE)과 제2 대역(λA) 사이에 가드 대역이 없는 상태로 파장들의 중첩 대역에서 파장들(λE)의 제1 대역과 중첩되며, 중첩 대역은 가변 크기를 갖는다. 파장들(λE)의 제1 대역은 제1 통신 세그먼트를 위한 파장들의 중첩 대역의 제1 부분을 포함하고 그리고 파장들의 제2 대역은 제2 통신 세그먼트를 위한 파장들의 중첩 대역의 나머지 부분을 포함한다. 파장들의 중첩 대역은 파장들의 제1 대역의 스펙트럼 에지와 파장들의 제2 대역의 스펙트럼 에지 사이의 공통 파장들을 포함한다. 광학 결합기는 라만 증폭기 또는 고 출력 EDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier)를 포함할 수 있다.
[0064] 본원에 설명된 시스템들 및 기술들의 다양한 구현들은 디지털 전자 및/또는 광학 회로, 집적 회로, 특수 설계된 ASIC(application specific integrated circuit)들, 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 및/또는 이들의 조합들로 실현될 수 있다. 이러한 다양한 구현들은, 특수 또는 범용일 수 있으며, 데이터 및 명령들을 저장 시스템, 적어도 하나의 입력 디바이스, 및 적어도 하나의 출력 디바이스로부터 수신하고, 데이터 및 명령들을 저장 시스템, 적어도 하나의 입력 디바이스, 및 적어도 하나의 출력 디바이스로 송신하도록 커플링되는 적어도 하나의 프로그램가능한 프로세서를 포함하는 프로그램가능한 시스템 상에서 실행가능하고 그리고/또는 해석가능한 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들에서의 구현을 포함할 수 있다.
[0065] 이러한 컴퓨터 프로그램들(프로그램들, 소프트웨어, 소프트웨어 애플리케이션들 또는 코드로도 알려짐)은 프로그램가능한 프로세서용 기계 명령들을 포함하며, 고레벨의 절차적 및/또는 객체-지향 프로그래밍 언어로 그리고/또는 어셈블리/머신 언어로 구현될 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어들 "기계 판독 가능 매체" 및 "컴퓨터 판독가능 매체"는 기계 판독 가능 신호로서 기계 명령들을 수신하는 기계 판독 가능 매체를 포함하는, 프로그래밍 가능한 프로세서에 기계 명령들 및/또는 데이터를 제공하는 데 사용되는 임의의 컴퓨터 프로그램 제품, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체, 장치 및/또는 디바이스(예를 들어, 자기 디스크들, 광 디스크들, 메모리, PLD(Programmable Logic Device)들)을 지칭한다. 용어 "기계 판독가능 신호"는 기계 명령들 및/또는 데이터를 프로그램가능한 프로세서에 제공하는데 사용되는 임의의 신호를 지칭한다.
[0066] 다수의 구현들이 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 다양한 변형들이 본 개시내용의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 본원에 개시된 개념들은, OADM를 갖는 브랜칭 유닛이 용이하게 접근가능하고 교체가능하지 않은 해저 네트워크들에 대해 설명되어 있지만, 본 개시내용은 비-해저 (즉, 지상) 네트워크들에도 적용가능하다. 또한, 중첩 대역(BO)을 이용함으로써 유연한 추가/드롭의 개념이 스펙트럼 공유 이외의 차원들까지 확장가능하다. 중첩 대역(BO), 이를 테면, 시분할 멀티플렉싱, 멀티 코어 섬유들 또는 많은 모드 섬유들을 이용한 공간 분할 멀티플렉싱, 편광 분할 멀티플렉싱을 이용하여 유연한 추가/드롭을 위해 고유 직교성을 갖는 임의의 다른 차원들이 사용될 수 있다. 따라서, 다른 구현들이 다음 청구항들의 범위 내에 있다.

Claims (20)

  1. 통신 트렁크 및 브랜치 단말을 갖는 광학 시스템에 대한 브랜칭 유닛으로서,
    상기 브랜칭 유닛은 상기 브랜치 단말을 상기 통신 트렁크에 커플링하도록 구성되고, 상기 브랜칭 유닛은 광학 추가-드롭(add-drop) 멀티플렉서를 포함하며, 상기 광학 추가-드롭 멀티플렉서는:
    광학 신호의 제1 통신 세그먼트를 위한 통신 스펙트럼의 파장들의 제1 대역을 필터링하도록 구성되는 제1 필터; 및
    상기 광학 신호의 제2 통신 세그먼트를 위한 통신 스펙트럼의 파장들의 제2 대역을 필터링하도록 구성되는 제2 필터를 포함하고,
    파장들의 상기 제2 대역은, 파장들의 상기 제1 대역과 파장들의 상기 제2 대역 사이에 가드 대역이 없는 상태로 파장들의 중첩 대역에서 파장들의 상기 제1 대역과 중첩되고, 파장들의 상기 중첩 대역은 가변 크기를 가지며,
    파장들의 상기 제1 대역은 상기 제1 통신 세그먼트를 위한 파장들의 상기 중첩 대역의 제1 부분을 포함하고, 파장들의 상기 제2 대역은 상기 제2 통신 세그먼트를 위한 파장들의 상기 중첩 대역의 나머지 부분을 포함하는,
    브랜칭 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    파장들의 상기 제1 대역은 제1 통신 세그먼트를 위한 파장들의 전체 중첩 대역을 포함하고, 파장들의 상기 제2 대역은 파장들의 상기 중첩 대역을 상기 제2 통신 세그먼트로부터 제외한 것인,
    브랜칭 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    파장들의 상기 중첩 대역은 파장들의 상기 제1 대역의 스펙트럼 에지와 파장들의 상기 제2 대역의 스펙트럼 에지 사이의 공통 파장들을 포함하는,
    브랜칭 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 필터 및/또는 상기 제2 필터는 상기 통신 스펙트럼의 파장들의 고정된 크기의 중첩 대역을 제공하는,
    브랜칭 유닛.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 필터 및/또는 상기 제2 필터는 상기 통신 스펙트럼의 파장들의 가변 크기의 중첩 대역을 제공하도록 조정가능한,
    브랜칭 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서,
    필터링하는 것은 파장들을 추가, 드롭, 및/또는 재사용하는 것을 포함하는,
    브랜칭 유닛.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 추가-드롭 멀티플렉서에 광학적으로 커플링되고, 그리고 상기 광학 신호를 증폭하도록 구성되는 증폭기를 더 포함하는,
    브랜칭 유닛.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 증폭기에 전기적으로 커플링되는 전력 소스를 더 포함하고,
    상기 광학 추가-드롭 멀티플렉서는 수역의 바닥에 또는 상기 수역의 바닥 근처에 위치되고, 상기 전력 소스는 상기 수역의 표면에 또는 상기 수역의 표면 근처에 위치되는,
    브랜칭 유닛.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 광학 추가-드롭 멀티플렉서에 광학적으로 커플링되고, 그리고 상기 수역의 표면에 위치되는 통신 게이트웨이를 더 포함하는,
    브랜칭 유닛.
  10. 방법으로서,
    광학 브랜칭 유닛에서, 광학 신호를 수신하는 단계;
    상기 브랜칭 유닛의 제1 필터에서, 상기 광학 신호의 제1 통신 세그먼트를 위한 통신 스펙트럼의 파장들의 제1 대역을 필터링하는 단계; 및
    상기 브랜칭 유닛의 제2 필터에서, 상기 광학 신호의 제2 통신 세그먼트를 위한 통신 스펙트럼의 파장들의 제2 대역을 필터링하는 단계를 포함하고,
    파장들의 상기 제2 대역은, 파장들의 상기 제1 대역과 파장들의 상기 제2 대역 사이에 가드 대역이 없는 상태로 파장들의 중첩 대역에서 파장들의 상기 제1 대역과 중첩되고, 파장들의 상기 중첩 대역은 가변 크기를 가지며,
    파장들의 상기 제1 대역은 상기 제1 통신 세그먼트를 위한 파장들의 상기 중첩 대역의 제1 부분을 포함하고, 파장들의 상기 제2 대역은 상기 제2 통신 세그먼트를 위한 파장들의 상기 중첩 대역의 나머지 부분을 포함하는,
    방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    파장들의 상기 제1 대역은 제1 통신 세그먼트를 위한 파장들의 전체 중첩 대역을 포함하고, 파장들의 상기 제2 대역은 파장들의 상기 중첩 대역을 상기 제2 통신 세그먼트로부터 제외한 것인,
    방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    파장들의 상기 중첩 대역은 파장들의 상기 제1 대역의 스펙트럼 에지와 파장들의 상기 제2 대역의 스펙트럼 에지 사이의 공통 파장들을 포함하는,
    방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 필터 및/또는 상기 제2 필터는 상기 통신 스펙트럼의 파장들의 고정된 크기의 중첩 대역을 제공하는,
    방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 필터 및/또는 상기 제2 필터에 의해, 상기 통신 스펙트럼의 파장들의 상기 중첩 대역의 크기를 조정하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    필터링하는 것은 파장들을 추가, 드롭, 및/또는 재사용하는 것을 포함하는,
    방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 브랜칭 유닛에 광학적으로 커플링된 통신 게이트웨이로부터 고 고도 통신 디바이스(high altitude communication device)로 상기 광학 신호의 파장들의 상기 제1 대역 또는 상기 제2 대역을 전송하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 브랜칭 유닛의 증폭기에 의해, 상기 수신된 광학 신호를 증폭시키는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    수역의 표면에 또는 상기 수역의 표면 근처에 위치된 전력 소스에 의해, 상기 증폭기에 전력을 공급하는 단계를 더 포함하고,
    상기 브랜칭 유닛은 상기 수역 내에 배치되는,
    방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 증폭기는 상기 수역의 표면에 또는 상기 수역의 표면 근처에 위치되고,
    상기 제1 필터 및 상기 제2 필터는 상기 수역의 바닥에 또는 상기 수역의 바닥 근처에 위치되는,
    방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 전력 소스는 파력 소스, 태양광 전력 소스, 열전기 전력 소스, 또는 연료 전력 소스 중 하나를 포함하는,
    방법.
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