專利名稱：使用低功率消耗光放大器的海底光傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及光傳輸系統(tǒng)，并且更具體地，涉及適用于區(qū)域性 海底市場的海底光傳輸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
海底光電信市場包括示例性的垂直集成商務(wù)。該市場被劃分為短 程和長程操作。短程或無中繼系統(tǒng)使用不需要供電在線放大的鏈路(因 此采用術(shù)語"無"中繼)。短程鏈路典型地依賴于來自海岸的高的光 信號發(fā)射功率，以克服線路中的任何固有損耗。典型地使用無中繼技 術(shù)實(shí)現(xiàn)非常短的點(diǎn)對點(diǎn)的或者橫向/支線(lateral/spur)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。由?在海底線纜中消除線路放大以及相關(guān)聯(lián)的電源和功率承載元件，導(dǎo)致 較低的資本成本，因此該解決方案是吸引人的。
無中繼的系統(tǒng)通常限于長度約250km的鏈路。由于隨距離縮放的 線路損耗超過可獲得的線路增益、將較多的功率發(fā)射到線路中的能力、 和用于系統(tǒng)分辨接收光信號的能力，因此實(shí)際中觀察到400 450km的 最大上限。結(jié)果，由于基本的無放大技術(shù)所強(qiáng)加的固有的距離限制， 因此，出于政治或經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)，常常迫使無中繼的網(wǎng)絡(luò)并入不需要的 網(wǎng)絡(luò)登陸點(diǎn)。
作為比較，針對每個應(yīng)用定制設(shè)計(jì)的高度工程化的技術(shù)解決方案 致用于長程海底市場分割。在該市場分割中，使用非常精密的傳輸技 術(shù)使帶寬容量和系統(tǒng)延伸范圍最大。盡管所使用的技術(shù)是非常有能力 的，但是其也是復(fù)雜的，并且其設(shè)計(jì)、測試和部署是耗時(shí)的。盡管如 果通過密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)將系統(tǒng)擴(kuò)建到最大設(shè)計(jì)容量，其 中在相同的線路上同時(shí)承載具有變動波長的許多個數(shù)據(jù)流，則每比特 輸送成本常常是吸引人的，但是長程系統(tǒng)中的最初資本成本趨向于是 非常高的。
長程技術(shù)通常不能經(jīng)濟(jì)地縮減為具有較小的長度和容量需要的系 統(tǒng)。由于相比于大的跨洋"管道"，較短的區(qū)域性路線上的帶寬要求 是較少的，因此為了達(dá)成同長程技術(shù)相關(guān)聯(lián)的有利的經(jīng)濟(jì)性，不能獲 得高的設(shè)計(jì)容量。并且，由于長程技術(shù)被特意設(shè)計(jì)用于滿足該區(qū)域中 要求的長距離和大帶寬容量，因此簡單地出于特征指標(biāo)和工程的觀點(diǎn)， 不可能使長程平臺滿足區(qū)域性市場的適當(dāng)需要。
對于試圖進(jìn)入任一該市場的任何新的商務(wù)，存在相當(dāng)多的進(jìn)入的 障礙，其包括但不限于，高的資本投資、長時(shí)間的市場銷售、以及大 的庫存設(shè)備購置費(fèi)用，這些在短的時(shí)間周期中可能是過時(shí)的技術(shù)。
因此，本發(fā)明涉及開發(fā)一種方法和裝置的問題，其用于使商務(wù)能 夠迅速地進(jìn)入這些市場，同時(shí)不必滿足現(xiàn)有的進(jìn)入障礙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于提供海底光通信系統(tǒng)的方法。所述方法包括
提供第一和第二陸基(land-based)線纜站。至少一個所述線纜站包括 饋電設(shè)備(PFE)，其以不大于約6kv的電壓向所述線纜供應(yīng)電功率。 所述PFE位于至少一個所述線纜站中。提供了海底WDM光傳輸線纜， 其具有對應(yīng)于海底區(qū)域性市場中所需長度的長度。所述線纜包括至少
一個光纖對，用于支持所述第一和第二線纜站之間的雙向通信。還提 供了至少一個中繼器，其沿所述光傳輸線纜安置。所述中繼器包括至 少兩個光放大器，每個光放大器向所述光纖對中的一個光纖提供光增 益。所述放大器的光增益的范圍為約12至20dB。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種光接口設(shè)備，用于接受多種 類型的商用地面終端設(shè)備。所述光接口設(shè)備提供了所述傳輸線纜同任 何所述商用地面終端設(shè)備之間的光級別的連接能力。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述第一和第二線纜站中的至少一個進(jìn) 一步包括水下線路終端設(shè)備(SLTE)，用于處理自外部源接收的地面 業(yè)務(wù)。所述SLTE包括地面光傳輸設(shè)備，其接收所述地面業(yè)務(wù)并且響應(yīng) 于所述地面業(yè)務(wù)生成光信號。光接口設(shè)備向接收自所述地面光傳輸設(shè) 備的所述光信號提供信號調(diào)節(jié)，由此所述光信號適于通過安置在所述 傳輸線纜中的光纖進(jìn)行傳輸。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述傳輸線纜具有小于約5000公里的長度。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述傳輸線纜具有約350km和4000km 之間的長度。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述中繼器包括由海底線纜接頭殼體形 成的殼體。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，每個所述光放大器具有小于約28nm的 帶寬。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述光接口設(shè)備進(jìn)一步提供線路監(jiān)視功
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種海底WDM光傳輸系統(tǒng)。所 述系統(tǒng)包括第一和第二陸基線纜站，至少一個所述線纜站包括饋電設(shè) 備(PFE)，其以不大于約6kv的電壓向所述線纜供應(yīng)電功率。所述 PFE位于至少一個所述線纜站中。所述系統(tǒng)還包括海底WDM光傳輸
線纜，其具有對應(yīng)于海底區(qū)域性市場中所需長度的長度。所述線纜包 括至少一個光纖對，用于支持所述第一和第二線纜站之間的雙向通信。
至少一個所述中繼器沿所述光傳輸線纜安置。所述中繼器包括至少兩 個光放大器，每個光放大器向所述光纖對中的一個光纖提供光增益。 所述所述光增益的范圍為自約12至20dB。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個方面的海底電信系統(tǒng)的示例性實(shí)施例。 圖2示出了線纜站的功能框圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了其中可以使用本發(fā)明的示例性波分復(fù)用(WDM)傳輸 系統(tǒng)。該傳輸系統(tǒng)用于在線纜站200和202之間在單向光纖對106和 108上傳輸多個光信道。光纖106和108安放在光纜中，其還包括用于 向中繼器提供供電的供電導(dǎo)線。線纜站200和202具有圖2中所示的 類型。傳輸路徑被劃分為傳輸跨距或鏈路130p 1302、 1303、 ...130n+1。 傳輸跨距130由中繼器112i、 1122、 ...112n連接，且長度范圍為自40 至120km，或者如果使用了 Raman放大，其甚至可能更長。該中繼器 包括連接每個跨距130的光放大器120。應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明不限于諸如
圖1所示的點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，而是更一般地，可以涵蓋更加復(fù)雜的架 構(gòu)，諸如例如使用支路單元、光網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)、和環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)的那些架構(gòu)。
圖2中示出了線纜站的功能框圖。線纜站10包括水下線路終端
設(shè)備(SLTE) 12、饋電設(shè)備(PFE) 18、以及元件管理系統(tǒng)(EMS) 16和線纜終端盒(CTB) 14。 SLTE 12將地面業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換為適合于海底 傳輸線路的光信號。饋電設(shè)備18為所有的有源海底設(shè)備提供電功率， 最顯著地是為中繼器提供電功率。EMS 16允許系統(tǒng)運(yùn)營商配置系統(tǒng)并 且獲得關(guān)于其狀態(tài)的信息。CTB 14終止海底線纜并物理地將該線纜分 為光纖和饋電線路，并且還可以用作關(guān)于線纜的監(jiān)視點(diǎn)。在J. Chesnoy 等人的"Undersea Fiber Communication Systems" (Academic Press， 2002)的第IO章中可以找到關(guān)于線纜站的詳細(xì)描述。
在發(fā)射側(cè)，SLTE 12接收來自通常位于接入點(diǎn)(Point of Presence) (PoP)的地面終端的業(yè)務(wù)，諸如STM信號。該SLTE 12將每個波長 的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并且利用FEC對其編碼。電-光單元利用電信 號調(diào)制來自激光器的連續(xù)波光，以在每個波長處生成光線路信號，該 光線路信號然后被光放大。放大的波長可以經(jīng)歷信號調(diào)節(jié)，諸如在一 同復(fù)用并在海底傳輸線纜上發(fā)出之前(或之后)的色散補(bǔ)償。SLTE 12 的接收側(cè)以互補(bǔ)的方式操作。SLTE12還可以執(zhí)行線路監(jiān)視，以確定傳 輸路徑的狀態(tài)和健康狀況。例如，SLTE12可以使用COTDR配置來監(jiān) 視和測量傳輸路徑的光損耗。
PFE 18被設(shè)計(jì)用于向傳輸系統(tǒng)的水中部分提供穩(wěn)定的DC線路電 流。中繼器112由位于線纜站中的PFE18串聯(lián)供電。整個水中設(shè)施以 相同的DC線路電流進(jìn)行操作，并且PFE必須提供足夠的電壓，以便 以該線路電流為所有的設(shè)備供電。線路電流和系統(tǒng)電壓典型地分別高 達(dá)2000mA和15kV。供電沿位于光纜中的銅導(dǎo)線傳遞到水中設(shè)施，該 銅導(dǎo)線典型地具有約0.5和1.5ohm/km之間的阻抗。由PFE提供的功 率的一大部分作為線纜和中繼器中的歐姆發(fā)熱而被浪費(fèi)掉了。作為示
例，在長度為7000km、系統(tǒng)電壓為約16kV且線路電流為1000mA的 長程傳輸系統(tǒng)中，16kW的系統(tǒng)負(fù)載中的約7kW將由于歐姆發(fā)熱而損 耗。位于中繼器112中的齊納(Zener) 二極管將線路電流轉(zhuǎn)換為電壓， 用于向同位于中繼器中的光放大器相關(guān)聯(lián)的電子裝置供電。
本發(fā)明人已認(rèn)識到，目前的海底或水下光傳輸系統(tǒng)的供應(yīng)商不會 制造技術(shù)上或經(jīng)濟(jì)上適合于區(qū)域性海底市場空間(例如，由具有小于 約5000km長度的并且更具體地具有約350和4000km之間長度的系統(tǒng) 定義的空間)的產(chǎn)品。目前提供的產(chǎn)品是過于復(fù)雜和昂貴的。這是因 為目前的提供商(現(xiàn)任者)還必須供應(yīng)用于跨洋(即，約5000至 10000km)線纜市場的產(chǎn)品。在區(qū)域性市場中銷售的是針對更高技術(shù)要 求的跨洋市場開發(fā)的系統(tǒng)，而非專門設(shè)計(jì)的區(qū)域性產(chǎn)品。例如，跨洋
線纜由高度優(yōu)化的現(xiàn)有技術(shù)的部件和子系統(tǒng)組成，以便于應(yīng)對ASE噪 聲積累、色散和色散斜率、非線性折射率和PMD的組合效應(yīng)。所有這 些損害的影響隨著系統(tǒng)長度而增長。通過仔細(xì)地設(shè)計(jì)光纖和光放大器， 在可能的程度上，使跨洋系統(tǒng)中的這些效應(yīng)的影響最小。在發(fā)射機(jī)和 接收機(jī)中實(shí)現(xiàn)了減輕這些有害效應(yīng)的殘余，作為結(jié)果，其通常是高度 復(fù)雜的。這種復(fù)雜性和精密必對于區(qū)域海底鏈路來說是不需要的。然 而，現(xiàn)任提供商仍然使用跨洋設(shè)備，可能作一點(diǎn)調(diào)整，用于區(qū)域性系 統(tǒng)。這使得區(qū)域性提供產(chǎn)品遠(yuǎn)比其所應(yīng)具有的價(jià)值昂貴。本發(fā)明提供 了一種用于區(qū)域性海底市場空間的特定于市場的產(chǎn)品。
可論證地，過去使用高性能的跨洋設(shè)備用于區(qū)域性鏈路的經(jīng)濟(jì)性 是情有可原的。在波分復(fù)用(WDM)出現(xiàn)之前，所有的海底線纜在每 個光纖中承載單一的光信道。為了使水中設(shè)施盡可能地是簡單的，將 鏈路的總體復(fù)雜性轉(zhuǎn)移到岸基子系統(tǒng)。因此，終端設(shè)備被設(shè)計(jì)和優(yōu)化 為應(yīng)對由于光纖；色散、PMD和非線性折射率引起的很多損害。不論 多么復(fù)雜，終端總是占跨洋線纜的總體成本的一小部分。對于單信道 區(qū)域性線纜，盡管終端的成本占總成本的較大部分，但是其仍不是過 多的，不足以引起關(guān)注。
由于WDM的出現(xiàn)，光纖能夠承載的信道的數(shù)目增加了兩個數(shù)量
級。通過每個光纖中的這種許多個信道(并且通過每個線纜中的若干 光纖)，區(qū)域性海底鏈路的經(jīng)濟(jì)性變化顯著?，F(xiàn)在終端的成本(每個 波長信道有一個終端)對總價(jià)有顯著的影響。由于構(gòu)建和安裝跨洋線 纜的巨大成本和復(fù)雜性，在經(jīng)濟(jì)方面有意義的是，使它們盡可能地寬 帶，由此它們能夠在每個光纖中承載盡可能多的波長信道。這就要求 需要相當(dāng)大電功率的放大器的設(shè)計(jì)。需要該電功率用于運(yùn)行半導(dǎo)體激 光器，該半導(dǎo)體激光器泵浦位于中繼器中的鉺光纖放大器，該鉺光纖 放大器被周期性地插入到線纜中，以恢復(fù)光信號的功率電平。鉺的增
益帶在約25 28nm的帶寬上是相對平坦的。如果使用較大的帶寬(典 型的現(xiàn)有技術(shù)的跨洋線纜具有約32至36nm的帶寬)，則需要增益平 坦濾波器，該增益平坦濾波器在放大器中引入了大量的過度損耗(高 達(dá)9dB)。須通過提供更多的泵浦功率補(bǔ)償該損耗，其就意味著需要更 多的電功率。
對于跨洋線纜，同樣有意義的是，將盡可能多的光纖對并入到線 纜中(不具有光纖的線纜和中繼器的殼體構(gòu)成了水中設(shè)施成本的主體 部分)。對于跨洋線纜，4至8個光纖對是典型的。每個中繼器需要的 電功率量影響線纜的電氣設(shè)計(jì)。典型地，在每個中繼器處下降固定的 電壓，因此每個中繼器處的較大功率需要轉(zhuǎn)變?yōu)檩^高的電流。為了在 數(shù)千公里中以高電壓承載高電流，同時(shí)在線纜中沒有顯著的功率耗散， 其自身需要大量的銅導(dǎo)線。這是昂貴的。所需用于跨洋線纜的電壓為 7kV至15kV的量級，其需要厚的絕緣層，用于防止短路(短接到海洋 地)。而且，所需用于容納4或8個光放大器對的殼體變大并且變得 很重(典型的傳統(tǒng)中繼器的殼體重量為約700和10001b)。該大的重 量需要更堅(jiān)固的線纜，用于在部署過程中支撐殼體。當(dāng)然，更堅(jiān)固的 線纜是更昂貴的。
總而言之，在從單信道設(shè)計(jì)走向WDM設(shè)計(jì)的過程中，在系統(tǒng)設(shè)
計(jì)中出現(xiàn)了下列變化；每個光纖的終端數(shù)目從一個變?yōu)槎嘀?6個，中
繼器的每個放大器的電功率消耗增加了至少十倍(例如，每個放大器
30mW增加到每個放大器300mW)，并且線纜的銅的含量增加，用于 以低的損耗承載電流。還需要具有更大電氣絕緣的更堅(jiān)固的線纜。
當(dāng)然，并非僅在水下線纜系統(tǒng)中發(fā)生了向WDM的轉(zhuǎn)變。相同的 轉(zhuǎn)變影響了地面網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，并且作為結(jié)果，影響了傳輸設(shè)備。安裝了 大于600km且高達(dá)約1500km的點(diǎn)對點(diǎn)地面鏈路。在1997年之前，大 多數(shù)的地面鏈路長度小于約360km，并且實(shí)際上剩余的鏈路中沒有長 于約600km的鏈路。然而，在這以后的數(shù)年中，出現(xiàn)了能夠在長度大 于3000km的地面鏈路上驅(qū)動信號的地面終端。
出于下列原因，能夠在3000km的鏈路上驅(qū)動信號的地面終端可 以容易地驅(qū)動4000km的水下鏈路。由于地面鏈路常常由傳統(tǒng)光纖制成 并且在中繼器之間具有大的間距(約100km或20 23dB)，因此地面 鏈路的性能總是差于使用當(dāng)前可用光纖設(shè)計(jì)的具有更加緊密間距的中 繼器的鏈路。(除了具有高的損耗和高的色散以外，大部分傳統(tǒng)的地 面光纖還具有高的PMD。)因此本發(fā)明人認(rèn)識到，盡管地面光纖沒有 必要提供同跨洋水下終端相同的高性能，但是可以適合于水下區(qū)域性 市場(例如，長度為約350km至4000km的鏈路)。
海底終端比地面終端復(fù)雜很多的主要原因在于，海底終端需要較 少的共同調(diào)制格式，如線性調(diào)頻脈沖RZ或色散控制孤子，其需要比標(biāo) 準(zhǔn)地面終端更多的調(diào)制器和驅(qū)動電子裝置，標(biāo)準(zhǔn)地面終端使用較多共 同的和較簡單的NRZ調(diào)制格式。許多公司生產(chǎn)地面終端，并且產(chǎn)量顯 著高于水下終端。因此可以預(yù)見到，競爭和規(guī)模將使其價(jià)格下降，同 時(shí)以比水下終端設(shè)備更高的速度改善其質(zhì)量。
因此，根據(jù)地面終端設(shè)計(jì)向WDM的轉(zhuǎn)變以及地面終端設(shè)計(jì)中的 進(jìn)展，可以重新進(jìn)行區(qū)域性水下或海底鏈路的設(shè)計(jì)，以產(chǎn)生特定于市
場的設(shè)計(jì)，其成本為使用跨洋線纜和用于相同鏈路的終端設(shè)備的設(shè)計(jì) 成本的一小部分。
下面的分析更加詳細(xì)地調(diào)查區(qū)域性水下線纜系統(tǒng)的需要。該系統(tǒng)
具有小于約5000km的長度，并且更具體地，具有約350km和4000km 之間的長度。每個光纖具有用于在每個信道高達(dá)約10GB/s比特率時(shí)支 持1和64之間個信道的容量。該線纜包括1或2個光纖對，但是通常 不會再多了。成本考慮也是非常重要的成本越低，潛在的市場就越 大。由于購買區(qū)域性水下線纜系統(tǒng)的許多服務(wù)提供商不是常常購買跨 洋系統(tǒng)的巨富全球網(wǎng)絡(luò)所有者，因此成本靈敏度是特別敏銳的。
下面，考慮前面提及的區(qū)域性系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要對光放大器的影響。 10 GB/s比特率時(shí)的64個信道可以容易地包含在約25.2nm的放大器帶 寬中。通過在約10dB和16dB之間選擇放大器增益并且在1535和 1561nm之間選擇帶寬，將容易地在沒有顯著的功率損耗(例如，小于 約ldB的損耗)的情況下使鉺增益平坦。具有這些增益的放大器可以 支持約50至80km的跨距長度上的信號。由于實(shí)際上所有的泵浦功率 用于增益，因此放大器是電氣高效的。因此，源于放大器的總功率可 以限于約12 20dBm的范圍，并且更具體地，限于約15dBm。這足夠 用于提供所需的性能，而且僅需要約125mW的泵浦功率。這也處在現(xiàn) 今可用的激光二極管的額定功率范圍內(nèi)。因此，實(shí)現(xiàn)了低的電功率消 耗，并且通過在小于泵最大容量的情況下運(yùn)行泵，增加了泵的可靠性。
本發(fā)明的該區(qū)域性系統(tǒng)設(shè)計(jì)還具有添加性能裕度的優(yōu)點(diǎn)。對于給 定長度的鏈路，在使用較多的低增益放大器而非具有相匹配的較高增 益的較少放大器時(shí)，將改善OSNR。通過使線纜中具有低功率消耗的放 大器并且將放大器的數(shù)目限制為每個中繼器4個，顯著地緩和了線纜 的電流和電壓承載需要。最大所需電壓可以為約2kV至3kV，并且所 需電流小于跨洋線纜的所需電流的一半。因此，對于大部分目的，供 應(yīng)約6kv或更低電壓的PFE應(yīng)是令人滿意的。特別設(shè)計(jì)的區(qū)域性線纜
將具有較低的銅含量和較少的電氣絕緣。每個中繼器僅具有4個放大 器，因此非常小的殼體可用于中繼器。較小的殼體也將明顯是較輕的。 這就緩和了對線纜的強(qiáng)度需要。這導(dǎo)致減少的線纜和中繼器成本。
可以重新分配通過使用根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的放大器而獲得的某些額 外的性能裕度，以允許將地面終端設(shè)備用于較昂貴的和高度定制的水 下終端設(shè)備。在區(qū)域性海底鏈路中使用地面終端設(shè)備的另一優(yōu)點(diǎn)在于， 現(xiàn)在海底鏈路可以無縫地集成到其服務(wù)的地面網(wǎng)絡(luò)中。線纜的所有者 可以使用來自供應(yīng)其網(wǎng)絡(luò)剩余設(shè)備的相同銷售商的終端設(shè)備。這為所 有者減少了人員培訓(xùn)和設(shè)備維護(hù)的成本。
可以重新分配剩余的額外性能裕度，以放寬中繼器中使用的光部 件的規(guī)格。由于傳輸線路的裕度緊密地同放大器中使用的獨(dú)立光部件 的性能相聯(lián)，因此可以在系統(tǒng)額定壽命中維持優(yōu)良的傳輸性能的同時(shí)， 顯著地放寬部件規(guī)格。這導(dǎo)致了進(jìn)一步的成本節(jié)約以及很大程度增加
的制造簡易性。其一個示例是在增益平坦濾波器(GFF)的設(shè)計(jì)中，該 GFF用于在光信號離開放大器時(shí)控制光信號譜的形狀。對于設(shè)計(jì)用于 跨洋系統(tǒng)中的GFF，重要的是仔細(xì)控制整個操作溫度范圍上的濾波器 的插入損耗函數(shù)的形狀。這是因?yàn)橐韵率聦?shí)，即濾波器受到10pm/'C量 級上的溫度相關(guān)頻移的困擾。為了應(yīng)對該效應(yīng)，某些制造商開發(fā)了無 熱封裝，其在-5至+70。C的整個操作溫度范圍中將該頻移限制為小于約 40pm。然而，該添加的封裝添加了顯著的成本，并且向非常簡單和魯 棒性的光部件引入不需要的故障機(jī)制。通過利用集中于區(qū)域性系統(tǒng)而 獲得的額外的性能裕度，避免了對無熱封裝的需要，并且可以容忍 350pm量級的溫度引發(fā)的頻移。此外，現(xiàn)在可以處理和存儲GFF，如 同放大器殼體中使用的任何其他光纖，由此提供了很大提高的機(jī)械設(shè) 計(jì)靈活性。
下面的部分描述了可以在根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的區(qū)域性海底光通信系 統(tǒng)中使用的多種硬件子系統(tǒng)的某些示例。
小型化光線路放大器
美國專利申請No. 10/687，547和10/800,424公開了可在本發(fā)明中 使用的小型化光線路放大器的示例，其整體內(nèi)容(包括附圖)，在此 處并入作為參考，就如同在此處對其進(jìn)行了重復(fù)說明。光線路放大器 14、 16包括集成到現(xiàn)有的合格用于水下的壓力和張力殼體中的小型化 器件，，這些殼體是由水下空間中的己有供應(yīng)商生產(chǎn)的。在本發(fā)明的 一個實(shí)施例中，傳統(tǒng)地使用現(xiàn)有的合格用于水下的壓力和張力殼體安
放流水線水下線纜接頭。
本發(fā)明的中繼器使用傳統(tǒng)的摻鉺光纖放大器(EDFA)設(shè)計(jì)，其中 仔細(xì)地使放大器的帶寬同目標(biāo)市場的容量需要匹配。低的零部件數(shù)目、 使用現(xiàn)有的合格用于水下的部件、以及審慎使用有源控制器，這些簡 化了放大器設(shè)計(jì)，以增加可靠性和可制造性，并且急劇地減少了成本。 當(dāng)部署在根據(jù)本發(fā)明的一個方面設(shè)計(jì)的線路中時(shí)，該放大器避免了對 于每個放大器的主體增益形狀調(diào)節(jié)或色散補(bǔ)償?shù)男枰＿@導(dǎo)致了這樣 的放大器，即該放大器在部署之前在根本上簡化了系統(tǒng)集成，并且增 加了系統(tǒng)的維護(hù)靈活性，同時(shí)顯著地減少了部署和維護(hù)系統(tǒng)這兩方面 的成本。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，放大器優(yōu)選地被配置為消耗非常低的 功率，以增加泵浦激光器的固有可靠性，減少熱負(fù)載，并且分別減少 DC電源和海底線纜上的功率產(chǎn)生和承載需要。該設(shè)計(jì)不僅增加了放大 器的整體可靠性，而且基本上降低了線纜的成本，這是因?yàn)榭梢允构?電導(dǎo)線(典型地由銅形成)和電介質(zhì)罩(典型地是中等密度或高密度 的聚乙烯)的尺寸是較小的。在被配置為滿載(full up)中繼器時(shí)，本 發(fā)明的超小型中繼器生成了非常小量的浪費(fèi)的熱量，并且因此可以在 不需要外部冷卻的情況下存儲在船上線纜"箱"中或者存儲在甲板上。 該特征在降低整體成本的同時(shí)提高了安裝簡易性。
光線路接口
陸基光線路接口 ( "OLI")使得來自多個銷售商的多種未經(jīng)修改
的地面級別的終端產(chǎn)品能夠驅(qū)動海底放大線路。OLI裝配在終端設(shè)備和
放大線路之間，用于在系統(tǒng)的發(fā)射端和接收端處提供光信號調(diào)節(jié)和整
飾。此外，OLI提供了所需的線路監(jiān)視、饋電、和光服務(wù)信道功能，其 對于海底電信環(huán)境是唯一的。OLI加上終端用作圖2中示出的SLTE12。 在美國專利申請No. 10/621,028和10/621,115中示出了可以使用的OLI 的示例，其整體內(nèi)容(包括附圖)，在此處并入作為參考，如同在此 處對其進(jìn)行了重復(fù)說明。
在其接口任務(wù)中，OLI確保終端設(shè)備獨(dú)立于終端銷售商、調(diào)制格 式、發(fā)射功率和其他的特性，從而成功地在海底放大線路上發(fā)射和接 收數(shù)據(jù)。OLI在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)處調(diào)節(jié)光信號，以補(bǔ)償線路損害，諸如 色散和交叉相位調(diào)制，并且改善端到端系統(tǒng)中的信噪比?？梢栽贠LI 中提供Raman放大，以增加系統(tǒng)可靠性并且通過增加從海岸到第一中 繼器的距離來降低成本，由此減少了接近海岸的外部侵害事故，同時(shí) 消除或減少對中繼器埋設(shè)的需要。
終端
如前文所提及的，本發(fā)明的區(qū)域性水下系統(tǒng)中使用的終端設(shè)備可 以是傳統(tǒng)的陸線終端設(shè)備。這是本發(fā)明的另一方面，其在于，可以使 用許多類型的現(xiàn)有的終端設(shè)備，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)者能夠購買當(dāng)時(shí)最成本 有效的終端設(shè)備。而且，這使得系統(tǒng)運(yùn)營商和建造商能夠避免維持終 端設(shè)備的供應(yīng)，由此減少了同該商務(wù)相關(guān)聯(lián)的庫存成本。這樣，該系 統(tǒng)元件可以是商用品。目前可用的并且可以結(jié)合本發(fā)明使用的商用終 端設(shè)備的示例包括但不限于，Nortel LH1600和LH4000、 Siemens MTS 2、 Cisco 15808和Ciena CoreStream的長程輸送產(chǎn)品。終端設(shè)備還可以 是網(wǎng)絡(luò)路由器，其中除了必需的光功能之外，還實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)路由。 而且，所使用的終端設(shè)備可以符合多種不同的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，例如 SONET/SDH ATM和Gigabit Ethernet (吉比特以太網(wǎng))。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，終端設(shè)備不需要是傳統(tǒng)的陸線終端設(shè) 備。相反，終端設(shè)備可以是可獲得自第三方銷售商的現(xiàn)有的海底終端 設(shè)備。該設(shè)備可以獲得自庫存，并且因此可以證明是當(dāng)時(shí)最成本有效 的設(shè)備。顯然，該現(xiàn)有終端設(shè)備被定制用于第三方銷售商的自己的海 底傳輸系統(tǒng)，而非用于本發(fā)明所致用的區(qū)域性海底市場。
盡管此處具體地說明和描述了多種實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，在 不偏離本方面的精神和預(yù)期范圍的前提下，上文的教導(dǎo)內(nèi)容涵蓋了本 發(fā)明的修改方案和變動方案，并且其處于所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。例 如，此處描述的方法和設(shè)計(jì)適用于除上文描述中使用的海底電信市場 以外的市場。而且，該示例不應(yīng)被解釋為限制由權(quán)利要求涵蓋的本發(fā) 明的修改方案和變動方案，而應(yīng)被解釋為說明了可能的變動方案。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括提供第一和第二陸基線纜站，至少一個所述線纜站包括饋電設(shè)備(PFE)，該饋電設(shè)備以不大于約6kv的電壓向所述線纜供應(yīng)電功率，所述PFE位于至少一個所述線纜站中；提供海底WDM光傳輸線纜，其具有對應(yīng)于海底區(qū)域性市場中所需長度的長度，所述線纜包括至少一個光纖對，用于支持所述第一和第二線纜站之間的雙向通信；和提供至少一個中繼器，其沿所述光傳輸線纜安置，所述中繼器包括至少兩個光放大器，每個光放大器向所述光纖對中的一個光纖提供光增益，所述光增益的范圍為自約12至20dB。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟，提供光接口 設(shè)備，用于接受多種類型的商用地面終端設(shè)備，所述光接口設(shè)備提供 所述傳輸線纜同任何所述商用地面終端設(shè)備之間的光級別的連接。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述第一和第二線纜站中的至 少一個進(jìn)一步包括水下線路終端設(shè)備(SLTE)，用于處理自外部源接收的地面業(yè)務(wù)， 所述SLTE包括地面光傳輸設(shè)備，該地面光傳輸設(shè)備接收所述地面業(yè)務(wù) 并且響應(yīng)于所述地面業(yè)務(wù)生成光信號；和光接口設(shè)備，其向接收自所述地面光傳輸設(shè)備的光信號提供信號 調(diào)節(jié)，由此所述光信號適于通過安置在所述傳輸線纜中的所述光纖進(jìn) 行傳輸。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述傳輸線纜具有小于約5000 公里的長度。 '
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述傳輸線纜具有約350km和 4000km之間的長度。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述中繼器包括由海底線纜接 頭殼體形成的殼體。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中每個所述光放大器具有小于約 28nm的帶寬。
8. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述光接口設(shè)備進(jìn)一步提供線 路監(jiān)視功能。
9. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述光接口設(shè)備進(jìn)一步提供線 路監(jiān)視功能。
10. —種海底WDM光傳輸系統(tǒng)，包括第一和第二陸基線纜站，至少一個所述線纜站包括饋電設(shè)備 (PFE)，該饋電設(shè)備以不大于約6kv的電壓向所述線纜供應(yīng)電功率， 所述PFE位于至少一個所述線纜站中；海底WDM光傳輸線纜，其具有對應(yīng)于海底區(qū)域性市場中所需長 度的長度，所述線纜包括至少一個光纖對，用于支持所述第一和第二 線纜站之間的雙向通信；和至少一個中繼器，其沿所述光傳輸線纜安置，所述中繼器包括至少兩個光放大器，每個光放大器向所述光纖對中的一個光纖提供光增 益，所述光增益的范圍為自約12至20dB。
11. 如權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括光接口設(shè)備，用于接 受多種類型的商用地面終端設(shè)備，所述光接口設(shè)備提供所述傳輸線纜 同任何所述商用地面終端設(shè)備之間的光級別的連接。
12. 如權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其中所述第一和第二線纜站中的至少一個進(jìn)一步包括水下線路終端設(shè)備(SLTE)，用于處理自外部源接收的地面業(yè)務(wù)， 所述SLTE包括地面光傳輸設(shè)備，該地面光傳輸設(shè)備接收所述地面業(yè)務(wù) 并且響應(yīng)于所述地面業(yè)務(wù)生成光信號；和光接口設(shè)備，其向接收自所述地面光傳輸設(shè)備的所述光信號提供 信號調(diào)節(jié)，由此所述光信號適于通過安置在所述傳輸線纜中的所述光 纖進(jìn)行傳輸。
13.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述傳輸線纜具有小于約 5000公里的長度。
14. 如權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)， 和4000km之間的長度。
15. 如權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)， 接頭殼體形成的殼體。
16. 如權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)， 約28nm的帶寬。
17. 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)， 線路監(jiān)視功能。
18. 如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)， 線路監(jiān)視功能。其中所述傳輸線纜具有約350km其中所述中繼器包括由海底線纜其中每個所述光放大器具有小于其中所述光接口設(shè)備進(jìn)一步提供其中所述光接口設(shè)備進(jìn)一步提供
全文摘要
提供了一種海底WDM光傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括第一和第二陸基線纜站，至少一個該線纜站包括饋電設(shè)備(PFE)，該饋電設(shè)備以不大于約6kV或小于6kV的電壓向線纜供應(yīng)電功率。該P(yáng)FE位于至少一個線纜站中。該系統(tǒng)還包括海底WDM光傳輸線纜，其具有對應(yīng)于海底區(qū)域性市場中所需長度的長度。該線纜包括至少一個光纖對，用于支持第一和第二線纜站之間的雙向通信。至少一個中繼器沿光傳輸線纜安置。該中繼器包括至少兩個光放大器，每個光放大器向光纖對中的一個光纖提供光增益。該光增益的范圍為自約12至20dB。
文檔編號H04B10/00GK101356750SQ200580016003
公開日2009年1月28日 申請日期2005年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月29日
發(fā)明者喬納森·A·納格爾, 史蒂芬·G·小埃旺熱利迪斯, 大衛(wèi)·S·德溫森蒂斯, 杰伊·P·莫雷亞萊, 邁克爾·J·紐貝爾特, 馬克·K·揚(yáng) 申請人:雷德斯凱薩布斯有限公司