JPH0422836A - 電気的パルスエコーによる光海底ケーブルの障害点測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光海底ケーブルの障害位置を陸揚げ局からの
測定により検出するだめの測定方法に関するものである
。

（従来技術） 光海底ケーブルに生じた破断点なとの障害位置を陸揚げ
局から測定する方法として、電気的なパルスか陸揚げ局
と障害点の間を往復するのに要する時間を測定し、その
時間から障害点までの距離を計算する電気的パルスエコ
一方式と呼ばれる方法かある。

（本発明か解決しようとする課題） 同軸ケーブルなどに対する従来の電気的パルスエコ一方
法においては、パルスの伝搬速度は、周波数や伝搬距離
に依存せずに一定であるとみなされている。

しかし、光海底ケーブル内の電気的パルスの伝搬速度は
、該電気的パルスの周波数や伝搬距離に依存する。

また光海底ケーブルシステムは、第１図に示すような異
なる横断面構造を持つ複数の光海底ケーブルを接続して
構成されている。よって光海底ケーブルの電気的パルス
の伝搬特性は、光海底ケーブルの構造およびその接続の
構成によって異なる。

従って、従来のパルスエコーの測定のように、パルスの
伝搬速度を一定とするようなデータ処理の障害点確定処
理方法では、誤差か大きく、十分な精度を得ることかで
きなかった。

さらに光海底ケーブルシステムに障害か発生した場合に
は、障害点からの反射に異種構造の光海底ケーブルの接
続点からの反射が重なって観測されるので、障害点から
の反射の波形か歪み、正確な測定か困難になる。

本発明は、異なる構造を持つ複数の光海底ケーブルを接
続して構成されている光海底ケーブルシステムの障害位
置を正確かつ迅速に確定するデータ処理を行うことのて
きるパルスエコーによる障害点測定方法を提供すること
を目的としている。

（問題点を解決するための手段） 本発明による電気的パルスエコー測定方法における障害
点確定処理方法の第１の特徴は、障害の発生前に、パル
スエコーの測定を行い、反射パルスをＡ／Ｄ変換器によ
りディジタル信号に変換し、インターフェイスを介して
記憶装置に読み込み、障害の発生後に行われるパルスエ
コーの測定において、障害の発生前と発生後のデータを
比較した上で、パルスの往復時間を計算し、障害位置を
計算する二とである。

また、本発明の第２の特徴は、パルスエコーの測定前に
、伝搬距離とパルスの周波数をパラメータとするそれぞ
れの光海底ケーブルの種類に対応する複数のパルスの伝
搬速度の値と、海底ケーブルシステムを構成するケーブ
ルの種類と、各々のケーブルの長さとを参照データとし
て、記憶装置に読み込み、かつ該複数のパルスの伝搬速
度の中から暫定のパルス伝搬速度を定め、パルスエコー
の測定において、参照データの各々のケーブルの種類に
対応する暫定のパルスの伝搬速度と各々のケーブルの長
さと、計算されたパルスの往復時間を用いて、暫定的な
障害点までの距離を計算し、該記憶装置に読み込まれて
いる該参照データパルスの伝搬速度の中から、計算され
た該暫定的な距離とパルスの周波数に最もよく対応する
各々のケーブルにおける確定伝搬速度を求め、該確定伝
搬速度を用いて、障害点までの距離を計算することであ
る。

本発明の詳細な説明に当たり、まず、光海底ケーブルに
おける電気的パルスの伝搬の特徴について、説明する。

第２図（ａ）は、無外装光海底ケーブルのパルスの伝搬
速度の周波数特性の一例、第２図（ｂ）は、無外装光海
底ケーブルのパルスの伝送損失の周波数特性の一例、第
２図（ｃ）にパルスの伝搬速度と伝搬距離の関係の一例
の理論的計算結果を示す。これらの計算結果は実測値と
よく一致することが確認されている。

このように伝搬速度か周波数と伝搬距離に依存すること
は、光海底ケーブル内の給電線と海水か電流の通路とし
て利用されていることから説明される。すなわち、第１
図（ａ）の無外装光海底ケーブルでは、３分割鉄パイプ
１０２と抗張力線１０３などか給電線として働いており
、電気的には給電線を内部導体、海水を外部導体とする
同軸ケーブルと等価である。しかし、海水の導電率か低
いため、外部導体である海水の表皮の厚さか厚く、イン
ダクタンスしか大きい。そのため、位相速度（１／Ｊ「
　　て表される。Ｃは給電線と海水の間のキャパシタン
ス）か同軸ケーブルの速度の１／３〜１１５程度と遅く
なる。また、表皮の厚さは周波数に依存するので、伝搬
速度も第２図（ａ）のように周波数に依存する。同じ理
由により、伝送損失も第２図（ｂ）に示すように周波数
に大きく依存する。

パルスエコーには第３図（ａ）に示すようなパルスを使
用するか、このようなパルスのパワースペクトルは第３
図（ｂ）に示すような周波数の広がりを持っている。と
ころか、第２図（ｂ）に示したように、伝送損失は周波
数が高いほど大きいので、光海底ケーブル中を伝搬する
のにしたかって高周波数成分か減少し、低周波成分か残
る。第２図（ａ）に示したように、伝搬速度は低周波数
側の方が遅いので、伝搬するのにしたかって、第２図（
Ｃ）に示すように伝搬速度は遅くなる。

第１図（ｂ）の強化ジャケット光海底ケーブルは金属テ
ープ１０５を持つため、従来の同軸ケーブルと類似の構
造を持っているか、金属テープ１０５の抵抗か高いため
、電流の一部は海水中を流れ、電気的には無外装ケーブ
ルに近い性質を持っている。ただし、伝搬速度は無外装
光海底ケーブルのおよそ１．５倍以上速い。第１図（ｃ
）の外装光海底ケーブルの場合にも、外装鉄線１０７か
あるため、強化ジャケット光海底ケーブルと似たような
性質を持っている。

（本発明の実施例） 第４図は本発明に使用する装置の構成例を示すものであ
る。以下同図について説明する。

光海底ケーブルシステムは２種類の光海底ケーブル４０
１ａと４０１ｂから構成されている。給電線４０３が光
海底ケーブル４０１ａと４０１ｂの中に入っている。海
底ケーブル４０１−ｂに障害か発生し、障害点４０２て
給電線４０３か海水に地絡していると仮定する。給電線
４０３はインピーダンスブリッジ４０４を介してパルス
発振器である発振器４０５と差動入力型前置増幅器であ
る増幅器４０６に接続されている。

ブリッジ４０４は発振器４０５から増幅器４０６に直接
入力する信号を抑圧するために設けられている。

発振器４０５は第３図（ａ）に示したパルスを間欠的に
出力する。また、出力パルスと同期したトリガ信号をＡ
　／／　Ｄ変換器４０７と４０８に出力する。この出力
パルスの周波数ｆは可変である。

これは、障害点か遠い場合には伝送損失か小さい低周波
数のパルスを使用する必要があるのに対し、障害点か近
い場合には、高い分解能か得られる高周波数のパルスを
使用することができるので、パルスの周波数を可変とす
る必要かあるためである。

Ａ／Ｄ変換器４０７，４０８内には、図示していないか
、制御回路、サンプルホールド回路、Ａ／Ｄ変換回路、
クロック、メモリなどが含まれる。

Ａ／Ｄ変換器４０７，４０８は発振器４０５からのトリ
ガ信号によって一定の周期でのサンプリングとＡ／Ｄ変
換を開始し、結果をＡ／Ｄ変換器４０７．４０８内部の
メモリに蓄積する。サンプリング周期は随時外部から変
更できるように構成されている。信号のＳ／Ｎを高める
ために、Ａ／Ｄ変換器４０７，４０８に平均化の機能を
付加することも可能である。

Ａ／Ｄ変換器４０７は、増幅器４０６の出力をディジタ
ル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器４０８は、発振器４０
５の出力をディジタル信号に変換する。

演算制御装置４０９は、演算制御回路４０９ａ、内部記
憶装置４０９ｂ、キーボードとデイスプレィからなる入
出力装置４０９ｃ、Ａ／Ｄ変換器４０７と４０８とのイ
ンターフェイス４０９ｅと４０９ｆ、外部記憶装置４０
９ｇを有している。測定データと発振器４０５の出力波
形はインターフェイス４０９ｅと４０９ｆを介して内部
記憶装置４０９ｂに取り込む。

第５図は、演算制御装置４０９により制御される電気的
パルスエコー測定装置の障害点確定処理動作の一例を示
すフローチャートであり、第４図を参照しつつパルスエ
コー測定装置の測定動作をステップ毎に説明する。

１）障害発生前にあらかじめパルスエコーの測定を行い
、測定データを外部記憶装置４０９ｇに保持する。

２）パルスエコーの測定前に、伝搬距離とパルスの周波
数をパラメータとするパルスの伝搬速度の値と、光海底
ケーブルシステムを構成する光海底ケーブルの種類と、
各々の光海底ケーブルの長さを、参照データとして外部
記憶装置から内部記憶装置に読み込み、かつ該複数のパ
ルスの伝搬速度の中から暫定のパルス伝搬速度を定める
。

本実施例では、パルスの伝搬速度は、光海底ケーブル４
０１ａと４０１ｂについて２種類存在する。従って、伝
搬速度のデータは、２つの２次元の配列Ｖ、と■、て定
義される。配列Ｖ、は光海底ケーブル４０１ａに、配列
Ｖ、は光海底ケーブル４０１ｂに対応する。

配列要素Ｖａ（Ｌ　＋　　Ｉｔ　）（ｉｒ　＋　　ｊｔ
は正の整数）は、周波数ｆ　ＩＩ、伝搬距離Ｌ　Ｉ　Ｌ
に対応するパルスの伝搬速度である。

ｆ　ｉｆとＬ　ＩＬは、次式で定義することができる。

ｆ＋ｔ＝ｒｌ Ｌ　Ｘ　ｆ。

、・ｒ　Ｌｉ　Ｌ　Ｘ　Ｌ。

ｌｓ Ｌｓ ｆｏ、 Ｌ、は正の定数である。

配列要素Ｖｂ　（Ｉ　Ｈ ｉｈ） も同様に定義される。

第１表 〔無外装光ケーブルの速度配列の一例 単位１０”（ｍ／ｓ） 〕 第１表は、無外装光海底ケーブルの速度の配列の１例で
ある。定義の範囲は、 ｌ、＝１〜４ １、＝１〜４ ｒ、＝１０ ｒＬ＝ＩＯ ｆ　ｏ＝　ｌ　Ｑ　（）ｌｚ） Ｌ　ｏ＝　ｌ　Ｏ（ｍ） である。例えば、周波数ｆ＝ｌｏｋＨｚ、距離Ｌ＝１０
０ｋｍでの無外装光海底ケーブルのパルスの伝搬速度Ｖ
は、　１「＝３、　ｉ、＝４であるから、ｖ＝Ｖ（３，
４） ＝６，８Ｘ１０７（ｍ／ｓ） である。

３）発振器４０５からパルス列を発生させ、インピーダ
ンスブリッジ４０４を介して光海底ケーブル４０１ａに
出力する。

４）障害点４０２からの反射パルスは、インピーダンス
ブリッジ４０４に入力し、増幅器４０６で増幅したのち
、Ａ／Ｄ変換器４０７でディジタル信号に変換する。

５）Ａ／Ｄ変換器４０７によりデインタル信号に変換し
た測定データは、インターフェイス４０９ｅを介して内
部記憶装置４０９ｂに読み込む。

６）演算制御回路４０９により、ｌ）項で測定した障害
発生前の測定データと、５）項で読み込んだ測定データ
の差を計算する。

７）演算制御回路４０９ａは、６）項て処理された測定
データを用いて、障害点４０２から反射して戻ってきた
パルスの往復時間を求める。その往復時間は、測定デー
タと発振器の出力波形の相関関数を計算し、その値か極
大になる時間差から求める。

８）記憶装置４０９ｂに読み込まれた参照データの中の
光海底ケーブル４０１ａと４０１ｂに対して定めた暫定
的な速度ＶｌｈとＶ２ｈと各々のケーブルの長さと、ス
テップ７）において計算された該パルスの往復時間を用
いて、演算制御回路４０９は障害点までの暫定的な距離
Ｌｈを計算する。

パルスの往復時間をｔ、光海底ケーブル４０１ａの長さ
をり、　　　４０１ｂの長さをＬ２とすると、Ｌｈは次
式で表わされる。

ｔ≦２×Ｌ＋／Ｖ＋ｈ　　の場合 Ｌｈ　＝　ｔ　Ｘｖ１ｈ／　２　　　　　　　　　（３
）ｔ　＞　２　Ｘ　Ｌ　１／　ｖ　ｌｈ　　の場合Ｌｈ
＝Ｌ＋十（ｔ−２ｘＬ＋／ｖ＋ｈ）ｘｖ２ｈ／２　　（
４）９）演算制御回路４０９は、記憶装置４０９ｂに読
み込んだ参照データのパルスの伝搬速度のデータの中か
ら、パルスの周波数ｆと暫定的な距離り。

に最もよく対応する伝搬速度ｖ１とｖ２を選択する。

選択の方法は、例えば、ｆに最も近い ｆ　、ｒ：　ｒ　＋”Ｘ　ｆ　ｏとＬｈに最も近いＬ　
Ｉｒ＝　ｒ　Ｌ′ＬＸ　Ｌ　ｏに対応するＶ、　（ｉ（
、ｉｔ　）と■ｂ　（１ｔ　＋　　Ｉ　Ｌ）をＶ、と■
２にする。また、補間法を利用して、さらにｖｌとｖ２
の推定精度を高めることも可能である。

１０）演算副灯回路４０９は、伝搬速度Ｖ、と〜・。

を用いて、次式により障害点までの距離りを計算する。

ｔ≦２×Ｌ１／Ｖ１　の場合 Ｌ　＝　ｔ　ｘ　ｖ　＋　／　２　　　　　　　　　　
　　　　　（５）ｔ＞２ｘＬ＋／ｖ＋　　の場合 Ｌ”Ｌ＋十（ｔ　　２ＸＬｌ／Ｖｌ）ＸＶ２／’２　　
（６）１１）計算結果を入出力装置４０９ｃのディスプ
しイに表示する。

本実施例では、光海底ケーブルシステムは２種類の光海
底ケーブル４０１ａと４０１ｂで構成されているか、２
種類以上の光海底ケーブルで構成されている光海底ケー
ブルシステムにも本発明を適用することかできる。

第６図（ａ）はパルスエコーの測定結果の一例、第６図
（ｂ）は第６図（ａ）で測定したケーブルを途中で切断
した時のパルスエコーの測定例、第６図（ｃ）は第６図
（ａ）と第６図（ｂ）の差を求めた図、第６図（ｄ）は
測定に使用した光海底ケーブルの構成を示す図面である
。第６図（ｄ）に示すように、ここに示す光海底ケーブ
ルシステムは、外装光海底ケーブル６１１．無外装光海
底ケーブル６１２．中継器６１３．陸揚げ局６１４から
構成される。

第６図（ａ）の測定例では、パルス発振器から直接入射
した波形である６０１のほか、外装／無外装光海底ケー
ブルの接続点６１５からの反射６０２、中継器６１３か
らの反射６０３か見える。

第６図（ｂ）は切断点６１６で光海底ケーブルを切断し
た後のパルスエコーの測定例で、切断点６１６からの反
射６０４が現れている。

第６図（ｃ）は、第６図（ａ）と第６図（ｂ）の差を求
めたもので、外装／無外装光海底ケーブル接続点６１５
からの反射６０２かほとんと消滅していることが分かる
。すなわち、切断点６１６と陸揚げ局６１４の間からの
反射はすへて抑圧されるので、第６図（Ｃ）において、
直接波６０１の後に現れるピークである６０４が切断点
６１６からの反射波であることがわかる。

二のように、障害前のノくルスエコーの測定結果と障害
発生後の測定結果の差を求めること（こより、障害点か
らの反射を容易（こ識別すること力へできるようになる
。

（発明の効果） 本発明は、異なる構造を持つ複数の光海底ケーブルを接
続して構成されている光海底ケープ／Ｌシステムの障害
位置を測定する電気的ノ＜ノシスエコー装置おいて、障
害位置を正確かつ迅速（こ確定するデータ処理方法を提
供することか可能である。

なお、請求項１の発明は、障害点からの反射（こ異種構
造の光海底ケーブルの接続点からの反射力１重なって観
測された時に効果がある。

請求項２の発明は、異なった光海底ケーブルの電気的パ
ルスの伝搬特性を有する光海底ケープｎ・システムに効
果かある。

請求項３の発明は、請求項１と２を合わせｔコ効果かあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は光海底ケーブルの断面図、第２図（ａ）（ｂ）
（ｃ）は無外装光海底ケーブルの電気的特性図、第３図
（ａＸｂ）はパルスエコーの測定に使用するパルス波形
図とそのパワースペクトルの一例を示す特性図、第４図
は電気的パルスエコー測定装置の一例を示すブロック図
、第５図は本発明を示す動作フローチャート、第６図（
ａ）（ｂＸｃ）（ｄ）は本発明方法による測定例を説明
するための特性図及びブロック図である。 １０１・・・光フアイバユニット、　　１０２・・３分
割鉄パイプ、　　１０３・・・抗張力線、　　１０４１
０６・・・ポリエチレン層、　　１０５・・・金属テー
プ、　　１０７・・・外装鉄線、　　４０１ａ、４０１
ｂ・・・光海底ケーブル、　　４０２・・・障害点、１
１０３・・給電線、　　４０４・・インピーダンスプツ
シ、　　４０５・・・発振器、　　４０６・・・差動型
前置増幅器、　　４０７，４０８・・・Ａ／Ｄ変換器、
４０９・・演算制御装置、　４０９ａ・・・演算制置回
路、　　４０９ｂ・・・内部記憶回路、　　４０９Ｃ・
・・入出力装置、　　４０９ｅ、４０９ｆ・・・インタ
ーフェイス、　　４０９ｇ・・・外部記憶装置、６１１
・・・外装ケーブル、　　６１２・・・無外装ケーブル
、　　６１３・・・中継器、　　６１４・・・陸揚げ局
、６１５・・・外装／無外装接続点、　　６１６・・・
切断点。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）障害の発生前に、被測定光海底ケーブルに対しパ
   ルスエコーの測定を行い、反射パルスをＡ／Ｄ変換器に
   よりディジタル信号に変換し、インターフェイスを介し
   て該記憶装置に読み込み、障害の発生後に、パルスエコ
   ーの測定を行い、反射パルスを前記Ａ／Ｄ変換器により
   ディジタル信号に変換し、前記インターフェイスを介し
   て該記憶装置に読み込み、 演算制御回路は、該障害の発生前と発生後のデータを比
   較した上で、パルスの往復時間を計算し、障害位置を計
   算することを特徴とするパルスエコーによる障害点測定
   方法。
2. （２）伝搬距離とパルスの周波数をパラメータとするそ
   れぞれの光海底ケーブルの種類に対応する複数のパルス
   の伝搬速度の値と、各々のケーブルの長さとを参照デー
   タとして、記憶装置に読み込み、かつ暫定のパルス伝搬
   速度を定め、 パルスエコーの測定を行い、反射パルスをＡ／Ｄ変換器
   によりディジタル信号に変換し、該変換された測定デー
   タとパルスの周波数を該記憶装置に読み込み、 演算制御回路により、該変換された測定データを用いて
   、パルスの往復時間を計算し、該記憶装置に読み込まれ
   ている該参照データの各々のケーブルの種類に対応する
   暫定のパルスの伝搬速度と各々のケーブルの長さと、計
   算された該パルスの往復時間を用いて、該演算制御回路
   により暫定的な障害点までの距離を計算し、 該記憶装置に読み込まれている該参照データパルスの伝
   搬速度の中から、計算された該暫定的な距離と該パルス
   の周波数に最もよく対応する各々のケーブルにおける確
   定伝搬速度を求め、該確定伝搬速度を用いて、該演算制
   御回路により障害点までの距離を計算することを特徴と
   するパルスエコー障害点測定方法。
3. （３）障害の発生前に、被測定光海底ケーブルに対しパ
   ルスエコーの測定を行い、反射パルスをＡ／Ｄ変換器に
   よりディジタル信号に変換し、インターフェイスを介し
   て該演算制御装置の記憶装置に読み込み、 伝搬距離とパルスの周波数をパラメータとするそれぞれ
   の光海底ケーブルの種類に対応する複数のパルスの伝搬
   速度の値と、海底ケーブルシステムを構成するケーブル
   の種類と、各々のケーブルの長さとを参照データとして
   、該記憶装置に読み込み、かつ該複数のパルスの伝搬速
   度の中から暫定のパルス伝搬速度を定め、 パルスエコーの測定を行い、反射パルスを該Ａ／Ｄ変換
   器によりディジタル信号に変換し、該変換された測定デ
   ータとパルスの周波数を該記憶装置に読み込み、 該演算制御回路により、該障害の発生前と発生後のデー
   タを比較しその差を計算し、該変換された測定データを
   用いて、パルスの往復時間を計算し、 該記憶装置に読み込まれている該参照データの各々のケ
   ーブルの種類に対応する暫定のパルスの伝搬速度と各々
   のケーブルの長さと、計算された該パルスの往復時間を
   用いて、該演算制御回路により暫定的な障害点までの距
   離を計算し、 該記憶装置に読み込まれている該参照データパルスの伝
   搬速度の中から、計算された該暫定的な距離と該パルス
   の周波数に最もよく対応する各々のケーブルにおける確
   定伝搬速度を求め、該確定伝搬速度を用いて、該演算制
   御回路により障害点までの距離を計算することを特徴と
   するパルスエコー障害点測定方法。