本公开涉及光通信系统，并且更具体地，涉及使用电力馈电转换器的海底光通信系统中的电力传送。
背景技术：
为了最大化光通信系统的传输容量，可以在所谓的波分多路复用系统(以下称为wdm系统)中使用一根光纤来载送多个光信号。多个光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个在称为信道的单独波长上被调制。现代wdm系统具有高通信量容量，例如，以每一信道每秒100吉比特(以下称为gb/s)或更大的速率载送100个或更多个信道的容量。
wdm光传输系统可以包括传输端子，该传输端子通过由光缆的一个或多个段建立的相对长的链路(例如，主干或分支路径)耦接到接收端子。一些系统，诸如长距离海底系统，可能在端子之间的长度达数千公里并跨越大量水体(例如海洋)。端子可以设在被水体分开的电缆站中，并且电缆通常铺设在水体底面上，例如海洋底面。光缆包括一个或多个绝缘或铠装层、一个或多个电力导体、以及用于载送wdm信号的多根光纤。在每个端部处，电缆延伸出水中而延伸到陆地上，并且最终进入电缆站。
在电缆站处，电缆中的光纤耦接到能够在端子之间传输和/或接收各种信号的通信设备。由电缆载送的信号由陆基通信网络从始发目的地接收和/或向最终目的地传输。电缆的电力导体在一个或两个电缆站处耦接到电力馈电设备以用于向耦接到电缆的中继器传送电力。
海底光通信系统愈发受到经由电缆向海底中继器传送电力的能力的限制。当在电缆站处由电力馈电设备施加电压时，最大电压在该电缆站处，并且电压随电流沿着电缆流动而逐渐地降低，并且电力在中继器中进行使用以放大光信号。因此，向链路供电的最大能力受可施加到电缆的电力导体的最大电压(即，最大电缆电压)的限制。
附图说明
应参考以下详细描述，该详细描述应结合以下附图阅读，其中相似的数字代表相似的部分：
图1示意性地例示了与本公开一致的系统的实施方案。
图2示意性地例示了使用单端馈电电力传送配置的与本公开一致的系统的实施方案。
图3包括与本公开一致的系统的最大延伸比(mr)对转换效率(c)的曲线图。
图4包括与本公开一致的系统的在电力馈电设备与电力馈电转换器之间的跨距数量与跨距总数(n/m)的比率对转换效率(c)的曲线图。
图5a示意性地例示了使用双端馈电电力传送配置的与本公开一致的系统的实施方案。
图5b至图5c示意性地例示了图5a中所示的实施方案的操作，其中分流在不同位置处发生。
图6a示意性地例示了使用双端馈电电力传送配置的与本公开一致的系统的另一个实施方案。
图6b至图6d示意性地例示了图6a中所示的实施方案的操作，其中分流在不同位置处发生。
图7示意性地例示了与本公开一致的系统的另一个实施方案。
具体实施方式
通常，与本公开一致的系统和方法通过使用耦接到电缆的一个或多个电力馈电转换器来减轻与已知系统相关联的电力传送限制。每个电力馈电转换器(pfc)可以被配置为电压或电流转换器并定位在光链路中以改善电力传送。经改善的电力传送可以用于增加该链路的长度、增加每个中继器的可用电力，从而增加系统容量，或者可以例如促进使用更高的电阻和更廉价的电缆，而无需降低每个中继器中使用的电力。可以实现这些优点的组合。例如，可以利用改善的电力传送来增加系统长度并增加每个中继器的可用电力。与本公开一致的实施方案还容许沿着链路的长度的分流。
图1是根据本公开的系统100的简化图。在图1中，第一陆块102和第二陆块104，例如岛屿、大洲等，由水体106(大海、海洋等)分开。第一陆块102和第二陆块104包括由光缆112耦接的相关联的电缆站108、110。电缆112不是连续不间断电缆，而是由多个较小电缆段112-1、112-2…112-m、112-(m 1)组成，这些段用光中继器114-1…114-m和连接在之间的一个或多个电力馈电转换器(pfc)122可操作地彼此耦接。然而，为了简单和易于解释，在第一陆块102和第二陆块104之间的整个链路在本文中称为“电缆”。而且，尽管所例示的实施方案示出了在第一陆块102与第二陆块104之间延伸的电缆112，但是应理解，与本公开一致的系统也可以用于在分支单元与陆块之间、在多于两个陆块之间建立链路。
光缆112包括用于使用已知设备和技术在陆块102、104之间载送光信号(例如，wdm信号)的多根光纤。由光纤载送的光信号可以耦接到位于第一陆块102和第二陆块104上的通信网络。为了简化和易于解释，本文未示出电缆的光纤以及通信网络。
光缆112还包括电力导体116。电力导体不是连续不间断导体，而是由多个较小导体段116-1、116-2…116-m、116-(m 1)组成，这些段用光中继器114-1…114-m和连接在之间的一个或多个电力馈电转换器(pfc)116彼此电耦合。然而，为了简单和易于解释，在第一陆块与第二陆块之间的整个电路径在本文中称为“电力导体”。
在第一陆块102处，电缆112的电力导体116连接到电缆站108中的电力馈电设备(pfe)118的正极端子。pfe118可以是适于可沿着电缆112的长度定位的电力设备的任何可商购获得的类型。pfe118的负极端子可以连接到接地，诸如海洋本身。pfe118向电力导体116施加电压v。电压v不能超过最大电缆电压，该最大电缆电压是高于可能损坏电缆112和/或与之耦接的部件的电压的电压。
电缆112从电缆站108延伸出陆块102、进入水体106并最终到达第二陆块104，其中电缆112从水体106延伸出并进入第二电缆站110。在第二站处，电缆112的电力导体116可以连接到接地，使得沿着电力导体116从电缆站108到电缆站110的电压降的和在电缆112的端部处引起零电压ve。该配置有时称为单端馈电配置，因为电力仅由pfe118在电缆112的一个端部处供应。另选地，电缆112的电力导体116可以连接到在电缆站110处的pfe120的负极端子。pfe120的正极端子可以连接到接地，以在电缆112的在电缆站110处的端部处施加负电压ve。该配置有时称为双端馈电配置，因为电力由pfe118、120在电缆112的两个端部处供应。
在图1的单端馈电配置中，pfc122耦接到电缆112的电力导体116，并且被定位成与没有pfc122的系统相比而改善了电力传送。一般来讲，pfc可以是被配置为接收输入电压和电流并提供所期望的恒定输出电流或恒定输出电压的任何已知设备或设备组合。已知用作pfc的多种高电压dc-dc转换器配置。例如，在具有单个pfc122的系统中，pfc122可以定位在电缆112上，使得在pfc122的输入端处的电压和电流产生pfc的电压输出，该电压输出将驱动在pfc122与第二陆块104之间的中继器并在电缆112的端部处造成标称地为零的电压ve。
图2示意性地例示了与本公开一致的单端馈电电力传送配置的一个实施方案200。为了简化和便于解释，本文的实施方案的图示可以仅示出光缆的电力导体116，并且可以不示出陆块、电缆站等。然而，应理解，在所例示的实施方案中，将电力供应到在水体106内并延伸到一个陆块(在分支路径的情况下)或两个陆块(可能存在一个或多个中间陆块)的光缆112的电力导体116。光缆112包括用于向陆块和从陆块载送光信号的光纤。
在所例示的实施方案200中，电力导体116a包括电力导体段116-1…116-n、116-n 1…116-m，其中中继器114-1…114-n、114-n 1…114-m和pfc122a电耦合到这些电力导体段。为了便于解释，本文将中继器114-1…114-n、114-n 1…114-m描述为各自具有相同配置和电特性，并且本文将电力导体段116-1…116-n、116-n 1…116-m描述为具有相同长度和电阻r。然而，应理解，与本公开一致的系统可以包括具有不同配置和电特性的中继器以及具有不同长度和电阻的电力导体段。
每个中继器114-1…114-n、114-n 1…114-m和耦接到中继器114-1…114-n、114-n 1…114-m的输入端的电力导体段116-1…116-n、116-n 1…116-m可以被描述为跨距。图2中所示的实施方案包括m个跨距，其中n个跨距被示出在pfc122a的左侧，而m-n个跨距被示出在pfc122a的右侧。电力导体116a的输入电压v在pfc122a的左侧的跨距中和pfc122a的输入端处中建立电流i1。在pfc122a的左侧的电力导体段116-1…116-n的电阻r和在pfc122a的左侧的每个中继器114-1…114-n两端的电压降v1造成与在pfc122a的左侧的每个跨距相关联的电压降(i1r v1)。假设在pfc122a与最后一个中继器114-n之间的电力导体段的电阻是最小的，在图2中的pfc122a的左侧的总电压降是(i1r v1)×n，并且pfc122a的输入电压va是v-(i1r v1)×n。
在所例示的实施方案中，pfc122a被配置为接收输入电流i1和电压va并提供输出电流i2和输出电压vb＝v。为了向所有中继器114-1…114-n、114-n 1…114-m供电，在pfc122a的左侧的中继器114-1…114-n的目标电力p和在pfc122a的右侧的中继器114-n 1…114-m的目标电力p可以相同，使得p＝v1×i1＝v2×i2。pfc122a具有转换效率c，使得c×i1×va＝i2×v，并且i1总是大于i2。在pfc122a的右侧的每个电力导体段116-n 1…116-m的电阻r和在pfc122a的右侧的每个中继器114-n 1…114-m两端的电压降v2造成与在pfc122a的右侧的每个跨距相关联的电压降(i2r v2)。假设在中继器114-m的输出端处的最后一个电力导体段的电阻最小，在图2中的pfc122a的右侧的总电压降是(i2r v2)×(m-n)，并且在电力导体116a的端部处的电压是ve＝0＝(i2r v2)×(m-n)。
按照上述关系，可以使用变量c、i1、i2、p、r和v最大化跨距m的数量。当如图2所示使用pfc122a时，从数值上且使用转换效率c＝1计算m得出m的值：
mconverter＝0.73(v/√pr)
对于没有与本公开一致的pfc的常规系统，m由以下给出：
mconventional＝0.5(v/√pr)
这提供了最大延伸比mr：
mr＝mconverter/mconventional＝1.46
有利地，mr＝1.46的值指示与常规系统相比，具有与本公开一致的pfc122a的系统可以被配置为长1.46倍，具有小1.46倍的输入电压v，具有大2.1(1.462)倍的每中继器114-1…114-n、114-n 1…114-m的可用电力，从而产生更大的容量或具有高2.1倍的电缆电阻r。这些优点随pfc122a的转换效率c的降低而降低，但是任何正转换效率c都是有益处的。例如，图3包括如图2所示的系统的pfc122a的最大延伸比mr对转换效率c的数值上计算的曲线图302。图3的曲线图302示出，对于介于约0.65至0.95之间的c值，最大延伸比具有介于约1.35与1.45之间的值。
pfc122a的最佳位置可以被认为是在pfc122a的左侧的跨距数量n与跨距数量m的比率，即n/m。例如，图4包括如图2所示的系统的n/m对pfc122a的转换效率c的数值上计算的曲线图402。图4的曲线图402示出，对于介于约0.65与0.95之间的c值，pfc122a应放置在自电力馈电设备起(即，从图2的左端起)的总长度电力导体的0.3至0.35之间。换句话说，对于介于0.65与0.95之间的c值的n/m的比率应介于0.3与0.35之间。
图5a示意性地例示了使用耦接到电力导体116b的两个pfc122b、122c的与本公开一致的双端馈电电力传送配置的实施方案500。在双端馈电配置中使用两个pfc122b、122c提供针对因系统电力导体116b的分流而造成的故障的稳健性。
在所例示的实施方案中，pfc122b和122c限定电力导体116b的三个区段502、504、506。中继器114-1…114-n 1…114-y…114-m电耦合到电力导体116b。为了便于解释，本文将中继器114-1…114-n 1…114-y…114-m描述为各自具有相同配置和电特性，并且本文将与之耦接的电力导体段描述为具有相同长度和电阻r。然而，应理解，与本公开一致的系统可以包括具有不同配置和电特性的中继器以及具有不同长度和电阻的电力导体段。
图5a中所示的实施方案包括m个跨距，其中区段502中示出了n个跨距，区段504中示出了y-n个跨距，并且区段506中示出了m-y个跨距。pfe118a耦接到在pfc122b的左侧的电力导体116b，并且pfe120a耦接到在pfc122c的右侧的电力导体116b。pfe118a和120a被配置为恒定电流源。
pfc122b相对于数量m个跨距的位置可以如结合图4所示出和描述的那样，即，对于pfc122b的介于约0.65与0.95之间的转换效率c值，pfc122b应放置在自电力馈电设备118a起的总长度电力导体116b的0.3至0.35之间(即，n/m的比率在0.3与0.35之间)。pfc122c相对于数量m个跨距的位置也可以如结合图4所示出和描述的那样，不同之处在于pfc122c应自电力馈电设备120a起定位。例如，对于pfc122c的介于约0.65与0.95之间的转换效率c值，pfc122c应放置在自电力馈电设备120a起的总长度电力导体116b的0.3与0.35之间(即，(m-y)/m在0.3与0.35之间)。
图5a例示了系统500的正常操作，即，没有任何分流。如图所示，pfe118a在电力导体116b的第一区段502中建立恒定电流i1，并且输入电压v≤vmax。电流i1被设定为向在第一区段502中的所有中继器供电。
pfc122b以转换模式操作。在转换模式下，与本公开一致的pfc接收输入电流和电压并提供预确定的输出电压或电流。在所例示的实施方案中，pfc122b被配置为接收输入电流i1并提供恒定输出电流i2和输出电压vb＝v。电流i2被设定为向在第二区段504中的所有中继器供电，并且在正常操作下，pfc122c以旁路模式操作，因此pfc122c的输出电流与其输入电流(即，i2)相同。在旁路模式下，与本公开一致的pfc仅将电流从中传递到其输出端，而无需任何转换。
可以取决于通向/来自pfc的电流和/或通过在监控信道上提供的控制信号来设定pfc122b、122c的转换模式或旁路模式。在所例示的实施方案中，例如，pfc122b可以被配置为当从区段502到pfc122b的输入电流为i1时在正常操作下进入转换模式，以及当从区段502到pfc122b的输入电流降到低于i1(例如，由于区段502中的分流)时进入旁路模式。pfc122c可以被配置为当从区段504到pfc的输入电流为i2时进入旁路模式，以及当从区段504到pfc的输入电流降至低于i2时进入转换模式。
在pfc122c在旁路模式下的情况下，系统500以类似于图2中所示的系统200的操作的方式操作。在正常操作中，pfe120a不向电力导体116b发出电流。电流i2沿着电力导体116b产生电压降，以在电力导体116b的端部处提供约零的输出电压ve。
图5b例示了在第二区段504中或第三区段506中发生分流的情况下的系统500的操作。在所例示的实施方案中，在第二区段504中在中继器114-(n 1)的输出端处示出了分流。如果该分流在第三区段506中，系统500的操作将基本上与结合图5b所描述的相同。
如图所示，在第二区段504中发生分流时，与系统的正常操作一样，该系统在分流的左侧的操作继续进行。特别地，pfe118a在电力导体116b的第一区段502中建立电流i1，并且输入电压v<vmax。电流i1被设定为向在pfc122b的左侧的所有中继器供电。
应理解，在本文所例示的实施方案中提到电压，例如电压v或ve，不一定表示电压在每个单独的图中具有相同的值。实际上，pfe，例如pfe118a和120a，将根据需要来调整输出电压(但是不超过vmax的绝对值)，以实现所要求的恒定电流输出。这样，输入电压值将取决于系统配置和故障位置而变化。
pfc122b在转换模式下被配置为接收输入电流i1并提供恒定输出电流i2。由于pfc122b建立恒定输出电流i2，并且在第二区段504中存在分流，因此在pfc122b的输出端处的电压vb小于vmax。然而，电流i2足以向分流与pfc122b之间的中继器(即，中继器114-(n 1))供电。
在所例示的实施方案中，响应于区段504或506中的分流，pfe120a进入电流源模式。pfe120a可以被配置为例如响应于感测到来自第三区段506的输入电流降至低于i2而进入电流源模式。在电流源模式下，pfe120a在第三区段506中以及在第二区段504的在分流与pfc122c之间的部分中建立在0v与-vmax之间的电压ve和恒定电流i2。电流i2被设定为向在第三区段506中以及在区段504中在分流与pfc122c之间的所有中继器供电。pfc122c在旁路模式下。
图5c例示了在第一区段502中、即在所例示的实施方案中在中继器114-1和114-2之间发生分流的情况下的系统500的操作。如图所示，在第一区段502中发生分流时，与系统的正常操作一样，该系统在分流的左侧的操作继续进行。特别地，pfe118a在电力导体116b的第一区段502中建立恒定电流i1，并且输入电压v≤vmax。电流i1被设定为向直至分流的位置的所有中继器、即在所例示的实施方案中的中继器114-1供电。
在图5c中所示的实施方案中，pfe120a感测到来自第三区段506的输入电流降至低于i2并进入电流源模式。为了在pcf122c在转换模式下的情况下，在第三区段506、第二区段504以及第一区段的在分流与pfc122b之间的部分中建立在0v与-vmax之间的电压ve和恒定电流i2，在pfe120a处的电压ve可能超过最大电缆电压vmax。响应于电压ve接近vmax，pfe120a可以切换到第二电流源模式，由此pfe120a在电力导体116b的第三区段506中建立恒定电流i1，并且电压–vmax<ve<0。
电流i1被设定为向在第三区段506中的所有中继器供电。pfc122c在转换模式下，并且被配置为接收输入电流i1并在pfc122c的输出端处提供电压vc＝ve和在第二区段504中以及在第一区段502中的分流与pfc122b之间提供恒定输出电流i2。pfc122b在旁路模式下。电流i2足以向在第二区段504中以及在第一区段中的分流与pfc122b之间的中继器供电。在所例示的实施方案中，在第一区段502中的分流与pfc122b之间的使用图5a和图5b中的i1操作的中继器被配置为在第一区段502中发生分流的情况下使用i2进行操作，如图5c所示。而且，在第三区段506中的使用图5a和图5b中的i2操作的中继器被配置为在第一区段502中发生分流的情况下使用i1进行操作，如图5c所示。
有利地，图5a至图5c中所示的系统500对于沿着电力导体116b的长度的任何地方发生的电力导体116b的分流是稳健的。在发生分流时，pfe118a和/或120a在电力导体116b中建立恒定电流，并且pfc122b或122c中的一者以转换模式操作，而另一个pfc以旁路模式操作。因此，在电力导体116b发生分流的情况下，耦接到电力导体的所有中继器由pfe118a或pfe120a供电。
应理解，尽管图5a至图5c中所示的实施方案在正常操作(没有分流)中使用由pfe118a供应的电力来操作，但是与本公开一致的系统可以被配置为如图5a至图5c所示的那样在正常操作中由pfe120a供应电力。这种实施方案的操作将涉及上文针对pfe118a、120a和pfc122b、122c所描述的作用的逆转。
图6a至图6d示意性地例示了与本公开一致的双端馈电电力传送配置的另一个实施方案600的操作。实施方案600包括pfc122b、122c、电力导体116b以及中继器114-1…114-n 1…114-y…114-m，以上项被配置和定位成如结合图5a至图5c所描述的那样。实施方案600包括耦接到在pfc122b的左侧的电力导体的pfe118b和耦接到在pfc122c的右侧的电力导体116b的pfe120b。pfe118a和120a被配置为恒定电流源并在正常操作期间和在发生分流时都在电流源模式下。
图6a例示了系统600的正常操作，即，没有任何分流。如图所示，pfe118b在电力导体116b的第一区段502中建立恒定电流i1，并且输入电压v<vmax。电流i1被设定为向在第一区段502中的所有中继器供电。pfc122b在转换模式下，并且被配置为接收输入电流i1并提供恒定输出电流i2和输出电压vb＝v。来自pfc122b的电流i2被设定为向在第二区段504中的中继器的一部分供电。
pfe120b在电力导体116b的第三区段506中建立恒定电流i1，并且输入电压ve＝-v。电流i1被设定为向在第三区段506中的所有中继器供电。pfc122c在转换模式下，并且被配置为从第三区段506接收输入电流i1并在第二区段504中提供恒定电流i2。来自pfc122c的电流i2被设定为向在第二区段中的未由来自pfc122b的电流i2供电的剩余中继器供电。在第二区段504中的某些地方，与来自pfc122b和来自pfc122c的i2相关联的电压降产生在电力导体上的零伏电压。因此，在所例示的实施方案的正常操作中，pfe118b和pfc122b向在电力导体116b上的零电压点的左侧的所有中继器供电，而pfe120b和pfc122c向在电力导体116b上的零电压点的右侧的所有中继器供电。
图6b例示了在第二区段504中发生分流的情况下的系统600的操作。在所例示的实施方案中，在第二区段504中在中继器114-(n 1)的输出端处示出了分流。
如图所示，在第二区段504中发生分流时，与系统的正常操作一样，该系统在分流的左侧的操作继续进行。特别地，pfe118b在电力导体116b的第一区段502中建立恒定电流i1，并且输入电压v<vmax。电流i1被设定为向在第一区段502中的所有中继器供电。pfc122b在转换模式下，并且被配置为接收输入电流i1并提供恒定输出电流i2和输出电压vb。来自pfc122b的电流i2被设定为向在第二区段503中的pfc122b与分流之间的中继器(即，在所例示的实施方案中的中继器114-(n 1))供电。
pfe120b在电力导体116b的第三区段506中建立恒定电流i1，并且输入电压–vmax<ve。电流i1被设定为向在第三区段506中的所有中继器供电。pfc122c在转换模式下，并且被配置为从第三区段506接收输入电流i1并在第二区段504中提供恒定电流i2。来自pfc122c的电流i2被设定为向在第二区段504中的分流与pfc122c之间的中继器供电。
图6c例示了在第一区段502中、即在所例示的实施方案中在中继器114-1和114-2之间发生分流的情况下的系统600的操作。如图所示，在第一区段502中发生分流时，与系统的正常操作一样，该系统在分流的左侧的操作继续进行。特别地，pfe118b在电力导体116b的第一区段502中建立恒定电流i1，并且输入电压v<vmax。电流i1被设定为向在第一区段502中的pfe118b与分流之间的所有中继器供电。
pfe120b在电力导体116b的第三区段506中建立恒定电流i1，并且输入电压-vmax≤ve。电流i1被设定为向在第三区段506中的所有中继器供电。pfc122c在转换模式下，并且被配置为从第三区段506接收输入电流i1并在第二区段504中提供恒定电流i2。来自pfc122c的电流i2被设定为向在第二区段504中的所有中继器供电。pfc122b感测到从第一区段502接收的电流的下降并进入旁路模式。来自pfc122c的电流i2在第一区段502中建立并向在第一区段502中的分流与pfc122b之间的中继器供电。在所例示的实施方案中，在第一区段502中的分流与pfc122b之间的使用图6a和图6b中的i1操作的中继器被配置为在第一区段502中发生分流的情况下使用i2进行操作，如图6c所示。
图6d例示了在第三区段506中、即在所例示的实施方案中在中继器114-(m-1)和114-m之间发生分流的情况下的系统600的操作。如图所示，在第三区段506中发生分流时，与系统的正常操作一样，该系统在分流的右侧的操作继续进行。特别地，pfe120b在电力导体116b的第三区段506中建立恒定电流i1，并且输入电压–vmax<ve。电流i1被设定为向在第三区段506中的pfe120b与分流之间的所有中继器供电。
pfe118b在电力导体116b的第一区段502中建立恒定电流i1，并且输入电压v≤vmax。电流i1被设定为向在第一区段502中的所有中继器供电。pfc122b在转换模式下，并且被配置为从第一区段502接收输入电流i1并在第二区段504中提供恒定电流i2。来自pfc122b的电流i2被设定为向在第二区段504中的所有中继器供电。pfc122c感测到从第三区段506接收的电流的下降并进入旁路模式。来自pfc122b的电流i2在第三区段506中建立并向在第三区段506中的分流与pfc122c之间的中继器供电。在所例示的实施方案中，在第三区段506中的分流与pfc122c之间的使用图6a和图6b中的i1操作的中继器被配置为在第三区段506中发生分流的情况下使用i2进行操作，如图6d所示。
有利地，图6a至图6d中所示的系统600对于沿着电力导体116b的长度的任何地方发生的电力导体116b的分流是稳健的。在正常操作中并在发生分流时，pfe118b和/或120b都在电力导体116b中建立恒定电流。对于第二区段504中的分流，pfcs122b和122c都继续以转换模式操作。对于第一区段502或第三区段506中的分流，pfc122b或122c中的一者以转换模式操作，而另一个pfc以旁路模式操作。因此，在电力导体116b发生分流的情况下，耦接到电力导体的所有中继器由pfe118b或pfe120b供电。
根据本公开，许多其他配置将是显而易见的。例如，图7示意性地例示了与本公开一致的双端馈电电力传送配置的另一个实施方案700的操作。实施方案700包括四个pfc122a#1至4、电力导体116c以及中继器114-1…114-m。实施方案700包括耦接到在pfc122a#1的左侧的电力导体116c的pfe118和耦接到在pfc122a#4的右侧的电力导体116c的pfe120。pfe118和120被配置为恒定电流源并在正常操作期间都在电流源模式下。
在所例示的实施方案中，pfc122a#1至4限定电力导体116c的五个区段702、704、706、708和710。如图所示，pfe118在电力导体116c的第一区段702中建立恒定电流i1，并且输入电压v≤vmax。在一些实施方案中，输入电压约等于vmax。电流i1被设定为向在第一区段702中的所有中继器供电。pfc122a#1被配置为接收输入电流i1并提供恒定输出电流i2。来自pfc122a#1的电流i2被设定为向在第二区段704中的所有中继器供电。pfc122a#2被配置为接收输入电流i2并提供恒定输出电流i3。来自pfc122a#2的电流i3被设定为向在第三区段706中的中继器中的一部分供电。
pfe120在电力导体116c的第五区段710中建立恒定电流i5，并且输入电压–vmax≤ve。在一些实施方案中，输入电压ve约等于-vmax。电流i5被设定为向在第五区段710中的所有中继器供电。pfc122a#4被配置为从第五区段710接收输入电流i5并在第四区段708中提供恒定电流i4。pfc122a#3被配置为从第四区段708接收输入电流i4并在第三区段706中提供恒定电流i3。来自pfc122a#3的电流i3被设定为向在第三区段706中的未由来自pfc122a#2的电流i3供电的剩余中继器供电。在第三区段706中的某些地方，电力导体116c上的电压为零伏。因此，所例示的实施方案700是呈镜像配置，其中pfe118和pfc122a#1至2向在电力导体116c上的零电压点的左侧的所有中继器供电，而pfe120和pfc122a#3至4向在电力导体116c上的零电压点的右侧的所有中继器供电。
在一些实施方案中，在实施方案700中可以优化pfc122a#1至4的位置以实现最大系统可及范围。在一种配置中，例如，pfc122a#1和#4可以分别为系统自pfe118和120起的总长度的约0.0825，而pfc122a#2和#3可以分别为系统自pfe118和120起的总长度的约0.165。然而，在与本公开一致的系统中，可以调整转换器的位置以实现所期望的系统和性能特性。
因此，根据本公开的一方面，提供了一种用于提供在位于不同陆块上的通信设备之间的通信的系统。该系统包括：电缆，该电缆在由水体分开的第一陆块和第二陆块之间延伸，该电缆包括用于在第一陆块与第二陆块之间载送光数据信号的至少一条数据信号载送线，该电缆还包括具有位于第一陆块上的第一端部和位于第二陆块上的第二端部的电力导体；多个中继器，该多个中继器沿着电缆的长度耦接在第一陆块与第二陆块之间以用于放大光数据信号，该多个中继器中的每个电耦合到电力导体；第一电力馈电设备，该第一电力馈电设备位于第一陆块上并且电耦合到电力导体的第一端部；以及至少一个电力馈电转换器，该至少一个电力馈电转换器电耦合到电力导体，该电力馈电转换器被配置为用于接收来自第一电力馈电设备的输入电流并且向电力导体提供恒定输出电流或电压。
因此，根据本公开的另一方面，提供了一种用于提供在位于不同陆块上的通信设备之间的通信的系统。该系统包括：电缆，该电缆在由水体分开的第一陆块和第二陆块之间延伸，该电缆包括用于在第一陆块与第二陆块之间载送光数据信号的至少一条数据信号载送线，该电缆还包括具有位于第一陆块上的第一端部和位于第二陆块上的第二端部的电力导体；数量m个中继器，该数量m个中继器沿着电缆的长度耦接在第一陆块与第二陆块之间以用于放大光数据信号，该多个中继器中的每个电耦合到电力导体；第一电力馈电设备，该第一电力馈电设备位于第一陆块上并且电耦合到电力导体的第一端部；第二电力馈电设备，该第二电力馈电设备位于第二陆块上并且电耦合到电力导体的第二端部；第一电力馈电转换器，该第一电力馈电转换器电耦合到电力导体，其中m个中继器中的第二数量n个中继器耦接到在第一电力馈电设备与第一电力馈电转换器之间的电力导体；以及第二电力馈电转换器，该第二电力馈电转换器电耦合到电力导体，其中m个中继器中的第三数量y个中继器耦接在第一电力馈电设备与第二电力馈电转换器之间。第一电力馈电转换器和第二电力馈电转换器中的每一者被配置为以转换模式操作来将通向其的输入电流转换为耦接到电力导体的相关联的恒定输出电流或电压。第一电力馈电转换器和第二电力馈电转换器中的至少一者被配置为在发生电力导体的分流时以旁路模式操作，由此第一电力馈电转换器或第二电力馈电转换器中的至少一者将通向其的输入电流从中传递到电力导体，而无需将输入电流转换为相关联的恒定输出电压或电流。
根据本公开的另一方面，提供了一种向多个中继器供电的方法，该多个中继器耦接到在第一陆块与第二陆块之间延伸的水下电缆，该电缆包括用于在第一陆块与第二陆块之间载送光信号的至少一根光纤和电耦合中继器的电力导体。该方法包括：将位于第一陆块上的第一电力馈电设备耦接到电力导体；将第一电力馈电转换器耦接到电力导体；建立从第一电力馈电设备到电力导体的输入电流以向第一数量的中继器供电，所述中继器耦接到在第一电力馈电设备与第一电力馈电转换器之间的电力导体；在第一电力馈电转换器处接收输入电流并且在第一电力馈电转换器中将输入电流转换为恒定输出电压或电流；以及将恒定输出电压或电流耦接到电力导体以向第二数量的中继器供电，所述中继器耦接到在第一电力馈电转换器与第二陆块之间的电力导体。
本领域的技术人员应理解，本文的任何框图表示体现本公开的原理的说明性电路的概念图。可以通过使用专用硬件以及能够与适当软件相关联地执行软件的硬件来提供附图中所示的各种元件的功能，包括任何功能框。
如本文所用的术语“耦接”是指由一个系统元件载送的信号被赋予“所耦接的”元件所通过的任何连接、耦接、链接等。这种“所耦接的”设备、或信号和设备不必彼此直接地连接并可以由可操纵或修改此类信号的中间部件或设备分开。同样地，如本文关于机械或物理连接或耦接所用的术语“连接”或“耦接”是相对术语，并且不要求直接物理连接。如本文所用，当涉及某个量时，术语“标称的”或“标称地”的使用就意味着可与实际量不同的指定或理论量。除非另有说明，否则字词“基本上”或“近似地”的使用可以被解释为包括精确关系、条件、布置、取向和/或其他特性，以及以上项的如本领域的普通技术人员所理解的偏差，在某种程度上，这种偏差不会实质性地影响所公开的方法和系统。
1.一种用于提供在位于不同陆块上的通信设备之间的通信的系统，包括：
电缆(112)，所述电缆(112)在由水体(106)分开的第一陆块(102)和第二陆块(104)之间延伸，所述电缆(112)包括用于在所述第一陆块(102)与所述第二陆块(104)之间载送光数据信号的至少一条数据信号载送线，所述电缆(112)还包括具有位于所述第一陆块(102)上的第一端部和位于所述第二陆块(104)上的第二端部的电力导体(116,116a,116b,116c)；
多个中继器(114-1...114-m)，所述多个中继器(114-1...114-m)沿着所述电缆(112)的长度耦接在所述第一陆块(102)与所述第二陆块(104)之间以用于放大所述光数据信号，所述多个中继器(114-1...114-m)中的每个电耦合到所述电力导体(116,116a,116b,116c)；
第一电力馈电设备(118,118a,118b)，所述第一电力馈电设备(118,118a,118b)位于所述第一陆块(102)上并且电耦合到所述电力导体(116,116a,116b,116c)的所述第一端部；和
至少一个电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)，所述至少一个电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)电耦合到所述电力导体(116,116a,116b,116c)，所述电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)被配置为用于接收来自所述第一电力馈电设备(118,118a,118b)的输入电流并向所述电力导体(116,116a,116b,116c)提供恒定输出电流或电压。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述恒定输出电流或电压被配置为在所述电力导体(116,116a,116b,116c)的所述第二端部处建立约零伏的输出电压。
3.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括第二电力馈电设备(120,120a,120b)，所述第二电力馈电设备(120,120a,120b)位于所述第二陆块(104)上并且电耦合到所述电力导体(116,116a,116b,116c)的所述第二端部。
4.根据权利要求3所述的系统，所述系统还包括：
至少第二电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)，所述至少第二电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)电耦合到所述电力导体(116,116a,116b,116c)，所述第二电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)被配置为用于接收来自所述第二电力馈电设备(120,120a,120b)的输入电流并且向所述电力导体(116,116a,116b,116c)提供第二恒定输出电流或电压，
其中所述恒定输出电流或电压和所述第二恒定输出电流或电压被配置为在所述至少一个电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)与所述至少第二电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)之间的所述电力导体(116,116a,116b,116c)上建立零伏的电压。
5.根据权利要求4所述的系统，所述第一电力馈电设备(118,118a,118b)被配置为在所述电力导体(116,116a,116b,116c)上建立约等于最大电缆电压(vmax)的电压，并且所述第二电力馈电设备(120,120a,120b)被配置为在所述电力导体(116,116a,116b,116c)上建立约等于-vmax的电压。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)包括第一电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)和第二电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述第一电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)和所述第二电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)中的至少一者被配置为在发生所述电力导体(116,116a,116b,116c)的分流时进入旁路模式，由此所述第一电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)或所述第二电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)将通向其的输入电流从中传递到所述电力导体(116,116a,116b,116c)，而无需将所述输入电流转换为恒定输出电流或电压。
8.根据权利要求7所述的系统，所述系统还包括第二电力馈电设备(120,120a,120b)，所述第二电力馈电设备(120,120a,120b)位于所述第二陆块(104)上并且电耦合到所述电力导体(116,116a,116b,116c)的所述第二端部。
9.根据权利要求8所述的系统，其中在没有所述电力导体(116,116a,116b,116c)的分流的情况下，所述第二电力馈电设备(120,120a,120b)不被配置为在所述电力导体(116,116a,116b,116c)上建立电流，并且在所述电力导体(116,116a,116b,116c)中发生分流时，所述第二电力馈送设备(120,120a,120b)被配置为在所述电力导体(116,116a,116b,116c)上建立电流。
10.根据权利要求8所述的系统，其中在没有所述电力导体(116,116a,116b,116c)的分流的情况下，所述第二电力馈电设备(120,120a,120b)被配置为在所述电力导体(116,116a,116b,116c)上建立电流。
11.一种向多个中继器(114-1...114-m)供电的方法，所述多个中继器耦接到在第一陆块与第二陆块(104)之间延伸的水下电缆(112)，所述电缆(112)包括用于在所述第一陆块(102)与所述第二陆块(104)之间载送光信号的至少一根光纤和电耦合所述中继器(114-1...114-m)的电力导体(116,116a,116b,116c)，所述方法包括：
将位于所述第一陆块(102)上的第一电力馈电设备(118,118a,118b)耦接到所述电力导体(116,116a,116b,116c)；
将第一电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)耦接到所述电力导体(116,116a,116b,116c)；
建立从所述第一电力馈电设备(118,118a,118b)到电力导体(116,116a,116b,116c)的输入电流以向第一数量的所述中继器(114-1...114-m)供电，所述中继器(114-1...114-m)耦接到位于第一电力馈电设备(118,118a,118b)与所述第一电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)之间的所述电力导体(116,116a,116b,116c)；
在所述第一电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)处接收所述输入电流并且在所述第一电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)中将所述输入电流转换为恒定输出电压或电流；以及
将所述恒定输出电压或电流耦接到所述电力导体(116,116a,116b,116c)以向第二数量的所述中继器(114-1...114-m)供电，所述中继器(114-1...114-m)耦接到位于所述第一电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)与所述第二陆块之间的所述电力导体(116,116a,116b,116c)。
12.根据权利要求11所述的方法，所述方法还包括：
将位于所述第二陆块(104)上的第二电力馈电设备(120,120a,120b)耦接到所述电力导体(116,116a,116b,116c)；
将第二电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)耦接到所述电力导体(116,116a,116b,116c)；
建立从所述第二电力馈电设备(120,120a,120b)到所述电力导体(116,116a,116b,116c)的第二输入电流以向第三数量的所述中继器(114-1...114-m)供电，所述中继器(114-1...114-m)耦接到位于第二电力馈电设备(120,120a,120b)与所述第二电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)之间的所述电力导体(116,116a,116b,116c)；
在所述第二电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)处接收所述第二输入电流并在所述第二电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)中将所述第二输入电流转换为第二恒定输出电压或电流；以及
将所述第二恒定输出电压或电流耦接到所述电力导体(116,116a,116b,116c)以向第四数量的所述中继器(114-1...114-m)供电，所述中继器(114-1...114-m)耦接到位于所述第二电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)与所述第一电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)之间的所述电力导体(116,116a,116b,116c)。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述恒定输出电压或电流和所述第二恒定输出电压被配置为在所述第一电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)与所述第二电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)之间的所述电力导体(116,116a,116b,116c)上建立零伏的电压。
14.根据权利要求13所述的方法，所述方法还包括：
从所述第一电力馈电设备(118,118a,118b)在所述电力导体(116,116a,116b,116c)上建立约等于最大电缆电压(vmax)的输出电压；以及
从所述第二电力馈电设备(120,120a,120b)在所述电力导体(116,116a,116b,116c)上建立约等于-vmax的输出电压。
15.根据权利要求12所述的方法，所述方法还包括：将所述第一电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)或所述第二电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)中的至少一者配置为在发生所述电力导体(116,116a,116b,116c)的分流时进入旁路模式，由此所述第一电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)或所述第二电力馈电转换器(122,122a,122b,122c)中的所述至少一者就能将通向其的输入电流从中传递到所述电力导体(116,116a,116b,116c)，而无需转换。
技术总结