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JP7626400B2 - Optical fiber power supply system, optical fiber power supply method, and node device - Google Patents
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JP7626400B2 - Optical fiber power supply system, optical fiber power supply method, and node device - Google Patents

Optical fiber power supply system, optical fiber power supply method, and node device Download PDF

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JP7626400B2 JP2021199791A JP2021199791A JP7626400B2 JP 7626400 B2 JP7626400 B2 JP 7626400B2 JP 2021199791 A JP2021199791 A JP 2021199791A JP 2021199791 A JP2021199791 A JP 2021199791A JP 7626400 B2 JP7626400 B2 JP 7626400B2
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Description

本開示は、容易に電源を確保できない地下マンホール内や、架空クロージャ内に設置された負荷装置を駆動するための電力を光給電により供給するための技術である。 This disclosure describes a technology for optically supplying power to drive load devices installed in underground manholes or overhead closures where it is difficult to obtain a power source.

これまでの光ファイバ給電制御装置としては、例えば遠隔光路切替のための装置が提案されている。通信ビル内に給電用光源を設置し、同じく通信ビル内に設置されたセレクタにより遠隔地に設置された複数の給電対象ノードを選択し給電する技術である。1台の給電用光源で遠隔地に設置された複数のノードに順次給電することでコスト低減を可能としている。(非特許文献1) As an example of an optical fiber power supply control device proposed so far, a device for remote optical path switching has been proposed. This technology involves installing a power supply light source in a communications building, and using a selector also installed in the communications building to select and supply power to multiple nodes installed in remote locations. Cost reduction is made possible by using a single power supply light source to sequentially supply power to multiple nodes installed in remote locations. (Non-Patent Document 1)

しかしながら、非特許文献1で提案されている装置では一度に給電できるノードは1つに限定されることから、給電されていない時にノードの電力消費が大きくなると、電力不足によりノードがダウンする。そのため、非特許文献1では、ノードがダウンしないように、セレクタで選択されたノードに割り当てられる充電時間に制約をかけていた。結果として、1台の給電用光源により電力を供給できるノードの数が大きく制約されてしまう可能性があった。また、複数のノードのうちの特定のノードに対して光電力を集中的に供給することができなかった。 However, in the device proposed in Non-Patent Document 1, the number of nodes that can be powered at one time is limited, so if the node's power consumption increases when it is not being powered, the node will shut down due to a lack of power. For this reason, Non-Patent Document 1 restricts the charging time allocated to the node selected by the selector to prevent the node from shutting down. As a result, there was a possibility that the number of nodes that could be powered by one power supply light source would be significantly restricted. In addition, it was not possible to supply optical power in a concentrated manner to a specific node among multiple nodes.

藤本 達也, 川野 友裕, 中江 和英, 渡辺 汎, 片山 和典,“将来光アクセス網に向けた遠隔光路切替ノードの提案”, 電子情報通信学会 光ファイバ応用技術研究会 信学技報, vol. 120, no. 369, OFT2020-67, pp. 54-57, 2021.Tatsuya Fujimoto, Tomohiro Kawano, Kazuhide Nakae, Hiroshi Watanabe, Kazunori Katayama, "Proposal of a remote optical path switching node for future optical access networks," IEICE Technical Report, vol. 120, no. 369, OFT2020-67, pp. 54-57, 2021.

本開示は、所望の1つのノード装置に対して光電力を集中的に供給可能にし、これによって1台の給電用光源により電力を供給できるノードの数の制限を緩和することを目的とする。 The purpose of this disclosure is to enable the centralized supply of optical power to a desired node device, thereby easing the limitations on the number of nodes that can be powered by a single power supply light source.

本開示では、遠隔に設置されカスケード接続された複数のノードに対して2本の光ファイバにより電力供給および監視・制御を行う。一方の給電用光ファイバはノードの負荷装置を駆動するための電力供給に用いる。他方の制御用光ファイバはカスケード接続された全てのノードを駆動するために必要な電力を供給するとともに、全てのノードを常時監視・制御するための通信伝送に用いる。カスケード接続された全てのノードを常時駆動・監視・制御することで光給電が必要な特定のノードに対して、負荷装置を駆動するために必要な給電用光源からの光電力供給を集中的に行うことが可能となる。 In this disclosure, two optical fibers are used to supply power and monitor/control multiple nodes that are installed remotely and connected in cascade. One of the optical fibers, the power supply, is used to supply power to drive the load devices of the nodes. The other optical fiber, the control optical fiber, supplies the power required to drive all the cascade-connected nodes and is used for communication transmission to constantly monitor and control all the nodes. By constantly driving, monitoring, and controlling all the cascade-connected nodes, it becomes possible to centrally supply optical power from the power supply light source, which is necessary to drive the load devices, to specific nodes that require optical power supply.

具体的には、本開示に係る光ファイバ給電システムは、
異なる位置に設置される複数の負荷装置と、
前記複数の負荷装置を駆動するための給電用光信号を発する給電用光源装置と、
前記複数の負荷装置のそれぞれに備わり、前記負荷装置の監視及び制御を行う複数のノード装置と、
前記複数のノード装置を駆動及び制御するための制御用光信号を送受信する遠隔装置と、
前記複数のノード装置をカスケード状に接続し、前記給電用光信号を前記複数のノード装置に順次伝送するための給電用光ファイバと、
前記複数のノード装置をカスケード状に接続し、前記制御用光信号を前記複数のノード装置に順次伝送するための制御用光ファイバと、
を備え、
各ノード装置は、
前記制御用光ファイバに接続され、前記遠隔装置から出力された前記制御用光信号を、自装置および後段のノード装置の双方に分岐する光分岐カプラと、
前記給電用光ファイバに接続され、前記遠隔装置からの指示に従って、前記給電用光源装置から出力された前記給電用光信号を、自装置または後段のノード装置のいずれか一方に対して出力する光切替スイッチと、
を備える。
Specifically, the optical fiber power supply system according to the present disclosure includes:
A plurality of load devices installed at different positions;
a power supply light source device that emits a power supply optical signal for driving the plurality of load devices;
a plurality of node devices provided in the plurality of load devices, respectively, for monitoring and controlling the load devices;
a remote device that transmits and receives optical control signals for driving and controlling the plurality of node devices;
a power supply optical fiber for connecting the plurality of node devices in a cascade configuration and for transmitting the power supply optical signal to the plurality of node devices in sequence;
a control optical fiber for connecting the plurality of node devices in a cascade configuration and for transmitting the control optical signal to the plurality of node devices in sequence;
Equipped with
Each node device
an optical branching coupler connected to the control optical fiber, which branches the control optical signal output from the remote device to both the device itself and a subsequent node device;
an optical changeover switch connected to the power supply optical fiber and configured to output the power supply optical signal output from the power supply light source device to either the device itself or a subsequent node device in accordance with an instruction from the remote device;
Equipped with.

本開示に係るノード装置は、
異なる位置に設置される複数の負荷装置を駆動するための給電用光信号を発する給電用光源装置と給電用光ファイバで接続されるノード装置であって、
前記給電用光ファイバに接続されている複数のノード装置を駆動及び制御するための制御用光信号を送受信する遠隔装置と制御用光ファイバで接続され、前記遠隔装置から出力された前記制御用光信号を、自装置および他のノード装置に分岐する光分岐カプラと、
前記給電用光ファイバに接続され、前記遠隔装置からの指示に従って、前記給電用光源装置から出力された前記給電用光信号を、自装置または他のノード装置のいずれか一方に対して出力する光切替スイッチと、
を備える。
A node device according to the present disclosure includes:
A node device connected to a power supply light source device that emits a power supply optical signal for driving a plurality of load devices installed at different positions, through a power supply optical fiber,
an optical branching coupler connected to a remote device by a control optical fiber, the optical branching coupler transmitting and receiving control optical signals for driving and controlling a plurality of node devices connected to the power supply optical fiber, the optical branching coupler branching the control optical signals output from the remote device to the local device and other node devices;
an optical changeover switch connected to the power supply optical fiber and configured to output the power supply optical signal output from the power supply light source device to either one of the device itself or another node device in accordance with an instruction from the remote device;
Equipped with.

本開示に係る方法は、本開示に係る光ファイバ給電システムが実行する方法であって、
各ノード装置において、
前記制御用光ファイバに接続されている光分岐カプラが、前記遠隔装置から出力された前記制御用光信号を、自装置および後段のノード装置の双方に分岐し、
前記給電用光ファイバに接続されている光切替スイッチが、前記遠隔装置からの指示に従って、前記給電用光源装置から出力された前記給電用光信号を、自装置または後段のノード装置のいずれか一方に対して出力する。
A method according to the present disclosure is a method performed by an optical fiber power supply system according to the present disclosure, comprising the steps of:
In each node device,
an optical branching coupler connected to the control optical fiber branches the control optical signal output from the remote device to both the control device itself and a subsequent node device;
An optical changeover switch connected to the power supply optical fiber outputs the power supply optical signal output from the power supply light source device to either its own device or a subsequent node device in accordance with instructions from the remote device.

本開示によれば、所望の1つのノード装置に対して光電力を集中的に供給可能にし、これによって1台の給電用光源により電力を供給できるノードの数の制限を緩和することができる。 According to the present disclosure, it is possible to supply optical power in a concentrated manner to a desired node device, thereby easing the restrictions on the number of nodes that can be supplied with power by a single power supply light source.

光ファイバ給電システムの全体構成およびノード装置の内部構成を示す。1 shows the overall configuration of an optical fiber power supply system and the internal configuration of a node device. 光ファイバ給電ノード制御装置の内部構成を示す。2 shows the internal configuration of an optical fiber power feeding node control device. 負荷装置駆動用蓄電装置の内部構成を示す。3 shows the internal configuration of a load device driving power storage device. 遠隔装置の内部構成を示す。2 shows the internal configuration of a remote device.

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。 The following describes in detail the embodiments of the present disclosure with reference to the drawings. Note that the present disclosure is not limited to the embodiments shown below. These implementation examples are merely illustrative, and the present disclosure can be implemented in various forms with various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art. Note that components with the same reference numerals in this specification and drawings are mutually identical.

本開示の光ファイバ給電システムは、
負荷装置を駆動するための給電用光信号を発する給電用光源装置と、
負荷装置を監視・制御するためのカスケード接続された複数のノード装置と、
ノード装置を駆動・監視・制御するための制御用光信号を送受信する遠隔装置と、
前記複数のノード装置をカスケード状に接続し、給電用光信号を複数のノード装置に順次伝送するための給電用光ファイバと、
前記複数のノード装置をカスケード状に接続し、ノード装置を駆動・監視・制御するための制御用光信号を複数のノード装置に順次伝送するための制御用光ファイバと、
制御用光ファイバから複数のノード装置への駆動・監視・制御するための制御用光信号を分岐するための光分岐カプラと、
前記給電用光ファイバに接続され、前記遠隔装置からの指示に従って、前記給電用光源装置から出力された前記給電用光信号を、自装置または後段のノード装置のいずれか一方に対して出力する光切替スイッチと、を備える。
The optical fiber power supply system of the present disclosure includes:
a power supply light source device that emits a power supply optical signal for driving a load device;
a plurality of cascaded node devices for monitoring and controlling load devices;
a remote device that transmits and receives control optical signals for driving, monitoring, and controlling the node equipment;
a power supply optical fiber for connecting the plurality of node devices in a cascade configuration and for sequentially transmitting a power supply optical signal to the plurality of node devices;
a control optical fiber for connecting the plurality of node devices in a cascade configuration and sequentially transmitting a control optical signal to the plurality of node devices for driving, monitoring, and controlling the node devices;
an optical branching coupler for branching a control optical signal for driving, monitoring, and controlling a plurality of node devices from the control optical fiber;
and an optical changeover switch that is connected to the power supply optical fiber and outputs the power supply optical signal output from the power supply light source device to either its own device or a subsequent node device in accordance with an instruction from the remote device.

負荷装置を駆動するための給電用光ファイバとノード装置を駆動・監視・制御するための制御用光ファイバをそれぞれ用意することにより、光給電が必要な特定のノード装置に対して、負荷装置を駆動するために必要な給電用光源装置からの光電力供給を集中的に行い、負荷装置に対して必要な動作を行わせることが可能となる。 By providing a power supply optical fiber for driving the load device and a control optical fiber for driving, monitoring, and controlling the node device, it is possible to concentrate the optical power supply from the power supply light source device required to drive the load device on a specific node device that requires optical power supply, and to cause the load device to perform the required operation.

以下、図面を参照して、本開示の実施形態について説明する。図1は本開示の実施形態を示している。本実施形態に係るシステムは、複数のノード装置203と、複数のノード装置203への給電を行う給電用光源装置100と、複数のノード装置203の制御を行う遠隔装置200と、を備える。各ノード装置203は、光ファイバ給電ノード制御装置3、光切替スイッチ4、負荷装置駆動用蓄電装置5、を備える。 Below, an embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the present disclosure. The system according to this embodiment includes a plurality of node devices 203, a power supply light source device 100 that supplies power to the plurality of node devices 203, and a remote device 200 that controls the plurality of node devices 203. Each node device 203 includes an optical fiber power supply node control device 3, an optical changeover switch 4, and a power storage device 5 for driving a load device.

給電用光源装置100から発せられる給電用光信号は、給電用光ファイバ101を伝送され、カスケード接続された複数のノード装置203に順次到達する。ノード装置203に到達した給電用光信号は、光切替スイッチ4により、負荷装置駆動用蓄電装置5に導かれるか、或いは給電用光ファイバ101を通じてカスケード接続された次のノード装置203に伝送される。 The power supply optical signal emitted from the power supply light source device 100 is transmitted through the power supply optical fiber 101 and sequentially reaches the multiple cascaded node devices 203. The power supply optical signal that reaches the node device 203 is guided by the optical changeover switch 4 to the load device driving power storage device 5, or is transmitted to the next cascaded node device 203 through the power supply optical fiber 101.

給電用光源装置100から発せられる給電用光信号が負荷装置駆動用蓄積装置5に到達したとき、給電用光信号は負荷装置駆動用蓄積装置5において電気信号に変換され、負荷装置駆動用蓄積装置5の内部に蓄積される。負荷装置駆動用蓄積装置5の内部に蓄積された電力は、光ファイバ給電ノード制御装置3を駆動するための補助電力として補助電力供給線13により供給される。負荷装置駆動用蓄積装置5の内部に蓄積された電力は、負荷装置駆動用電力供給線6を通じて負荷装置1000に供給される。 When the optical power supply signal emitted from the power supply light source device 100 reaches the load device driving storage device 5, the optical power supply signal is converted into an electrical signal in the load device driving storage device 5 and stored inside the load device driving storage device 5. The power stored inside the load device driving storage device 5 is supplied by the auxiliary power supply line 13 as auxiliary power for driving the optical fiber power supply node control device 3. The power stored inside the load device driving storage device 5 is supplied to the load device 1000 through the load device driving power supply line 6.

一方、遠隔装置200から発せられる制御用光信号は、制御用光ファイバ201を伝送され、光分岐カプラ202により分配され、全てのノード装置203に到達する。分配された制御用光信号は、光ファイバ給電ノード制御装置3において自身および光切替スイッチ4を駆動するための電気信号に変換される。 Meanwhile, the control optical signal emitted from the remote device 200 is transmitted through the control optical fiber 201, distributed by the optical branching coupler 202, and reaches all the node devices 203. The distributed control optical signal is converted into an electrical signal in the optical fiber power supply node control device 3 for driving itself and the optical changeover switch 4.

光ファイバ給電ノード制御装置3は遠隔装置200より負荷装置1000を操作する指示を受信すると、光切替スイッチ制御電力供給線12を用いて光切替スイッチ4への電力供給を開始し、光切替スイッチ制御信号線7を通じて光切替スイッチ4を制御し、給電用電源100からの給電用光信号を負荷装置駆動用蓄電装置5に供給する。 When the optical fiber power supply node control device 3 receives an instruction to operate the load device 1000 from the remote device 200, it starts supplying power to the optical changeover switch 4 using the optical changeover switch control power supply line 12, controls the optical changeover switch 4 through the optical changeover switch control signal line 7, and supplies the power supply optical signal from the power supply 100 to the load device driving power storage device 5.

光ファイバ給電ノード制御装置3は、負荷装置駆動用蓄電装置電圧監視信号線9を通じて負荷装置駆動用蓄電装置5の蓄電電圧を監視する。光ファイバ給電ノード制御装置3は、負荷装置1000を駆動するために必要な電力が得られたときに、負荷装置駆動用蓄電装置制御信号線11により負荷装置駆動用蓄電装置5を制御し、負荷装置駆動用電力供給線6を通じた負荷装置1000への電力供給を開始する。光ファイバ給電ノード制御装置3は、負荷装置監視信号線10により負荷装置1000の現在の状況を確認したうえで、負荷装置制御信号線8により必要な制御を実施する。負荷装置1000に対して必要な制御を実施した後、光切替スイッチ4を駆動する電力を確保するために補助電力供給線13を通じて光ファイバ給電ノード制御装置3に電力を供給する。 The optical fiber power supply node control device 3 monitors the storage voltage of the load device driving storage device 5 through the load device driving storage device voltage monitoring signal line 9. When the optical fiber power supply node control device 3 obtains the power required to drive the load device 1000, it controls the load device driving storage device 5 through the load device driving storage device control signal line 11 and starts supplying power to the load device 1000 through the load device driving power supply line 6. The optical fiber power supply node control device 3 checks the current status of the load device 1000 through the load device monitoring signal line 10, and then performs the necessary control through the load device control signal line 8. After performing the necessary control on the load device 1000, it supplies power to the optical fiber power supply node control device 3 through the auxiliary power supply line 13 to ensure power to drive the optical changeover switch 4.

また、光ファイバ給電ノード制御装置3は、遠隔装置200より、負荷装置駆動用蓄電装置5の蓄電状況、負荷装置1000の操作状況等、現在の状況を報告する指示を受信すると、遠隔装置200へ送信するデータの1また0に応じて制御用光信号を反射または無反射とすることで、状況を遠隔装置200に伝達する。 In addition, when the optical fiber power supply node control device 3 receives an instruction from the remote device 200 to report the current status, such as the power storage status of the load device driving power storage device 5 and the operation status of the load device 1000, it transmits the status to the remote device 200 by reflecting or not reflecting the control optical signal depending on whether the data to be sent to the remote device 200 is 1 or 0.

図2は光ファイバ給電ノード制御装置3の実施形態である。光ファイバ給電ノード制御装置3は、光電変換器310、制御装置用コンデンサ320、電圧昇圧装置321、制御装置300を備える。 Figure 2 shows an embodiment of the optical fiber power supply node control device 3. The optical fiber power supply node control device 3 includes an opto-electrical converter 310, a control device capacitor 320, a voltage boost device 321, and a control device 300.

遠隔装置200から発せられた制御用光信号は、光ファイバ給電ノード制御装置3の内部にある光分岐カプラ312により光電変換器310に到達し、光電変換器310で電気に変換され、制御装置用コンデンサ320に蓄電される。 The control optical signal emitted from the remote device 200 reaches the photoelectric converter 310 via the optical branching coupler 312 inside the optical fiber power supply node control device 3, where it is converted into electricity and stored in the control device capacitor 320.

蓄電された電力は制御装置用電力供給線323を通じて光ファイバ給電ノード制御装置3内のすべての装置を制御する制御装置300に供給されるとともに、電圧昇圧装置用電力供給線322を通じて光切替スイッチ4を駆動するために必要な電圧を確保するための電圧昇圧装置321に供給される。 The stored power is supplied to the control device 300, which controls all devices in the optical fiber power supply node control device 3, via the power supply line 323 for the control device, and is also supplied to the voltage boost device 321, which ensures the voltage required to drive the optical changeover switch 4, via the power supply line 322 for the voltage boost device.

電圧昇圧装置321は電圧昇圧装置制御信号線340を通じて制御される。電圧昇圧装置321で昇圧された電力は、出力制御スイッチ330を通じて光切替スイッチ制御電力供給線12へ出力される。このとき、出力制御スイッチ330は、出力制御スイッチ制御信号線341からの制御に従い、光切替スイッチ制御電力供給線12への出力を制御する。 The voltage boost device 321 is controlled through the voltage boost device control signal line 340. The power boosted by the voltage boost device 321 is output to the optical switch control power supply line 12 through the output control switch 330. At this time, the output control switch 330 controls the output to the optical switch control power supply line 12 according to the control from the output control switch control signal line 341.

制御装置300は光電変換器310の出力電圧、制御装置用コンデンサ320の蓄電電圧、負荷装置駆動用蓄電装置5の蓄電電圧および負荷装置1000の状態を、それぞれ、光電変換器出力電圧監視信号線350、制御装置用コンデンサ電圧監視信号線351、負荷装置駆動用蓄電装置電圧監視信号線9および負荷装置監視信号線10を通じて監視する。光切替スイッチ4を受信から透過へ駆動するための十分な電力が制御装置用コンデンサ320に蓄電されていない場合は、補助電力制御スイッチ制御信号線343を通じて補助電力制御スイッチ331を制御し、補助電力供給線13より電力の供給を受ける。負荷装置1000の駆動は、負荷装置駆動用蓄電装置制御信号線11により負荷装置駆動用蓄電装置5から負荷装置1000への電力供給を開始した後、負荷装置制御信号線8を通じて制御装置300が制御する。 The control device 300 monitors the output voltage of the photoelectric converter 310, the storage voltage of the control device capacitor 320, the storage voltage of the load device driving storage device 5, and the state of the load device 1000 through the photoelectric converter output voltage monitoring signal line 350, the control device capacitor voltage monitoring signal line 351, the load device driving storage device voltage monitoring signal line 9, and the load device monitoring signal line 10, respectively. If the control device capacitor 320 does not have enough power stored to drive the optical changeover switch 4 from reception to transmission, the auxiliary power control switch 331 is controlled through the auxiliary power control switch control signal line 343, and power is supplied from the auxiliary power supply line 13. The control device 300 controls the drive of the load device 1000 through the load device driving storage device control signal line 8 after starting the power supply from the load device driving storage device 5 to the load device 1000 through the load device driving storage device control signal line 11.

制御装置300は、制御用光ファイバ201で伝送される遠隔装置200からの制御用光信号を、光反射変調器制御信号線342を通じて光反射変調器311に反射させる。光反射変調器311は、遠隔装置200へ送信するデータの1または0に応じて、制御用光信号を反射または無反射とすることで通信信号の送信を行う。 The control device 300 reflects the control optical signal from the remote device 200, transmitted through the control optical fiber 201, to the optical reflective modulator 311 via the optical reflective modulator control signal line 342. The optical reflective modulator 311 transmits the communication signal by reflecting or not reflecting the control optical signal depending on whether the data to be transmitted to the remote device 200 is 1 or 0.

図3は負荷装置駆動用蓄電装置5の実施形態である。負荷装置駆動用蓄電装置5は、光電変換器310、負荷装置用コンデンサ504、負荷装置駆動用電圧昇圧装置500、及び負荷装置駆動用電力供給制御スイッチ503を備える。 Figure 3 shows an embodiment of the load device driving power storage device 5. The load device driving power storage device 5 includes a photoelectric converter 310, a load device capacitor 504, a load device driving voltage boost device 500, and a load device driving power supply control switch 503.

光電変換器310により変換された電力は負荷装置用コンデンサ504に蓄電される。蓄電された電力は、負荷装置駆動用蓄電装置電圧監視信号線9を通じて光ファイバ給電ノード制御装置3で監視される。負荷装置用コンデンサ504に蓄電された電力は、負荷装置駆動用電圧昇圧装置用電力供給線501を通じて、負荷装置駆動用電圧昇圧装置500に供給され、負荷装置1000を駆動するために必要な電圧に昇圧する。昇圧された電力は、負荷装置駆動用昇圧電力供給線502を通じて負荷装置駆動用電力供給制御スイッチ503に供給され、負荷装置駆動用電力供給制御スイッチ503から負荷装置駆動用電力供給線6へ供給される。負荷装置駆動用電圧昇圧装置500および負荷装置駆動用電力供給スイッチ503は、負荷装置駆動用蓄電装置制御信号線11を通じて光ファイバ給電ノード制御装置3より制御される。 The power converted by the photoelectric converter 310 is stored in the load device capacitor 504. The stored power is monitored by the optical fiber power supply node control device 3 through the load device driving storage device voltage monitoring signal line 9. The power stored in the load device capacitor 504 is supplied to the load device driving voltage boost device 500 through the load device driving voltage boost device power supply line 501, and is boosted to a voltage required to drive the load device 1000. The boosted power is supplied to the load device driving power supply control switch 503 through the load device driving boost power supply line 502, and is supplied from the load device driving power supply control switch 503 to the load device driving power supply line 6. The load device driving voltage boost device 500 and the load device driving power supply switch 503 are controlled by the optical fiber power supply node control device 3 through the load device driving storage device control signal line 11.

図4は遠隔装置200の実施形態である。遠隔装置200は、制御用光源210、光強度変調器211、光電変換器212、光サーキュレータ204を備える。 Figure 4 shows an embodiment of the remote device 200. The remote device 200 includes a control light source 210, an optical intensity modulator 211, an opto-electrical converter 212, and an optical circulator 204.

ノード装置203を駆動・監視・制御するための電力を供給する制御用光源210からの光信号は光強度変調器211により変調され、光サーキュレータ204を通った後、制御用光ファイバ201を通じて光ファイバ給電ノード制御装置3に伝送される。 The optical signal from the control light source 210, which supplies power to drive, monitor, and control the node device 203, is modulated by the optical intensity modulator 211, passes through the optical circulator 204, and is then transmitted to the optical fiber power supply node control device 3 via the control optical fiber 201.

光ファイバ給電ノード制御装置3からの通信信号は、光サーキュレータ204により光電変換器212により電気信号に変換される。光ファイバ給電ノード制御装置3への操作指示および光ファイバ給電ノード制御装置3からの通信信号の受信は、それぞれ、光強度変調器制御信号線221および光電変換器受信信号線222を通じて遠隔装置コントローラ220により実施される。 The communication signal from the optical fiber power supply node control device 3 is converted to an electrical signal by the optical circulator 204 and the photoelectric converter 212. Operation instructions to the optical fiber power supply node control device 3 and reception of the communication signal from the optical fiber power supply node control device 3 are performed by the remote device controller 220 via the optical intensity modulator control signal line 221 and the photoelectric converter receiving signal line 222, respectively.

なお、本実施形態例で示した負荷装置1000としては、N×M光切替スイッチ、傾斜センサ、水位センサ等、一般的な多種多様なデバイスが考えられることはいうまでもない。 Needless to say, the load device 1000 shown in this embodiment can be a wide variety of common devices such as an N×M optical switch, a tilt sensor, a water level sensor, etc.

(本開示の効果)
以上説明したように、本開示によれば遠隔に設置されカスケード接続された複数のノードに対して負荷装置を駆動するための給電用光ファイバとノード装置を駆動・監視・制御するための制御用光ファイバをそれぞれ用意している。これにより、常にノード装置との通信を維持し、光給電が必要な特定のノード装置に対して、負荷装置を駆動するために必要な給電用光源からの光電力を集中的に供給し、負荷装置に対して必要な動作を行わせることが可能となる。したがって、本開示は、1台の給電用光源により電力を供給できるノードの数の制限を緩和し、所望の1つのノード装置に対して光電力を集中的に供給可能にすることができる。
(Effects of the present disclosure)
As described above, according to the present disclosure, a power supply optical fiber for driving a load device and a control optical fiber for driving, monitoring, and controlling a node device are provided for a plurality of nodes that are installed remotely and connected in cascade. This makes it possible to constantly maintain communication with the node devices, and to intensively supply optical power from a power supply light source required to drive a load device to a specific node device that requires optical power supply, thereby causing the load device to perform a required operation. Therefore, the present disclosure relaxes the limit on the number of nodes that can be supplied with power from one power supply light source, and makes it possible to intensively supply optical power to a desired node device.

本開示は情報通信産業に適用することができる。 This disclosure can be applied to the information and communications industry.

3.光ファイバ給電ノード制御装置
4.光切替スイッチ
5.負荷装置駆動用蓄電装置
6.負荷装置駆動用電力供給線
7.光切替スイッチ制御信号線
8.負荷装置制御信号線
9.負荷装置駆動用蓄電装置電圧監視信号線
10.負荷装置監視信号線
11.負荷装置駆動用蓄電装置制御信号線
12.光切替スイッチ制御電力供給線
13.補助電力供給線
100.給電用光源装置
101.給電用光ファイバ
200.遠隔装置
201.制御用光ファイバ
202.光分岐カプラ
203.ノード装置
204.光サーキュレータ
210.制御用光源
211.光強度変調器
212.光電変換器
220.遠隔装置コントローラ
221.光強度変調器制御信号線
222.光電変換器受信信号線
300.制御装置
310.光電変換器
311.光反射変調器
312.光ファイバ給電ノード制御装置内光分岐カプラ
320.制御装置用コンデンサ
321.電圧昇圧装置
322.電圧昇圧装置用電力供給線
323.制御装置用電力供給線
340.電圧昇圧装置制御信号線
341.出力制御スイッチ制御信号線
342.光反射変調器制御信号線
343.補助電力制御スイッチ制御信号線
350.光電変換器出力電圧監視信号線
351.制御装置用コンデンサ電圧監視信号線
500.負荷装置駆動用電圧昇圧装置
501.負荷装置駆動用電圧昇圧装置用電力供給線
502.負荷装置駆動用昇圧電力供給線
503.負荷装置駆動用電力供給制御スイッチ
504.負荷装置用コンデンサ
1000.負荷装置
3. Optical fiber power supply node control device 4. Optical changeover switch 5. Power storage device for driving load device 6. Power supply line for driving load device 7. Optical changeover switch control signal line 8. Load device control signal line 9. Power storage device voltage monitoring signal line for driving load device 10. Load device monitoring signal line 11. Power storage device control signal line for driving load device 12. Optical changeover switch control power supply line 13. Auxiliary power supply line 100. Power supply light source device 101. Power supply optical fiber 200. Remote device 201. Control optical fiber 202. Optical branching coupler 203. Node device 204. Optical circulator 210. Control light source 211. Optical intensity modulator 212. Photoelectric converter 220. Remote device controller 221. Optical intensity modulator control signal line 222. Photoelectric converter receiving signal line 300. Control device 310. Photoelectric converter 311. Optical reflection modulator 312. Optical branching coupler 320 in optical fiber power supply node control device. Capacitor for control device 321. Voltage boost device 322. Power supply line for voltage boost device 323. Power supply line for control device 340. Voltage boost device control signal line 341. Output control switch control signal line 342. Optical reflective modulator control signal line 343. Auxiliary power control switch control signal line 350. Photoelectric converter output voltage monitor signal line 351. Capacitor voltage monitor signal line for control device 500. Load device driving voltage boost device 501. Power supply line for voltage boost device driving load device 502. Boosted power supply line for load device driving load device 503. Power supply control switch for driving load device 504. Capacitor for load device 1000. Load device

Claims (7)

異なる位置に設置される複数の負荷装置と、
前記複数の負荷装置を駆動するための給電用光信号を発する給電用光源装置と、
前記複数の負荷装置のそれぞれに備わり、前記負荷装置の監視及び制御を行う複数のノード装置と、
前記複数のノード装置を駆動及び制御するための制御用光信号を送受信する遠隔装置と、
前記複数のノード装置をカスケード状に接続し、前記給電用光信号を前記複数のノード装置に順次伝送するための給電用光ファイバと、
前記複数のノード装置をカスケード状に接続し、前記制御用光信号を前記複数のノード装置に順次伝送するための制御用光ファイバと、
を備え、
各ノード装置は、
前記制御用光ファイバに接続され、前記遠隔装置から出力された前記制御用光信号を、自装置および後段のノード装置の双方に分岐する光分岐カプラと、
前記給電用光ファイバに接続され、前記遠隔装置からの指示に従って、前記給電用光源装置から出力された前記給電用光信号を、自装置または後段のノード装置のいずれか一方に対して出力する光切替スイッチと、
を備えることを特徴とした光ファイバ給電システム。
A plurality of load devices installed at different positions;
a power supply light source device that emits a power supply optical signal for driving the plurality of load devices;
a plurality of node devices provided in the plurality of load devices, respectively, for monitoring and controlling the load devices;
a remote device that transmits and receives optical control signals for driving and controlling the plurality of node devices;
a power supply optical fiber for connecting the plurality of node devices in a cascade configuration and for transmitting the power supply optical signal to the plurality of node devices in sequence;
a control optical fiber for connecting the plurality of node devices in a cascade configuration and for transmitting the control optical signal to the plurality of node devices in sequence;
Equipped with
Each node device
an optical branching coupler connected to the control optical fiber, which branches the control optical signal output from the remote device to both the device itself and a subsequent node device;
an optical changeover switch connected to the power supply optical fiber and configured to output the power supply optical signal output from the power supply light source device to either the device itself or a subsequent node device in accordance with an instruction from the remote device;
An optical fiber power supply system comprising:
前記ノード装置が、
前記給電用光ファイバにより伝送される前記給電用光信号を電気に変換し蓄電する負荷装置駆動用蓄電装置と、
前記光切替スイッチ、前記負荷装置駆動用蓄電装置および前記負荷装置の監視及び制御を行う光ファイバ給電ノード制御装置と、
前記負荷装置駆動用蓄電装置に蓄電された電力を前記光ファイバ給電ノード制御装置に供給するための補助電力供給線と、
を備えることを特徴とした請求項1記載の光ファイバ給電システム。
The node device,
a load device driving power storage device that converts the power supply optical signal transmitted through the power supply optical fiber into electricity and stores the electricity;
an optical fiber power supply node control device that monitors and controls the optical changeover switch, the load device driving power storage device, and the load device;
an auxiliary power supply line for supplying the electric power stored in the load device driving power storage device to the optical fiber power supply node control device;
2. The optical fiber power supply system according to claim 1, comprising:
前記光ファイバ給電ノード制御装置が、
前記制御用光ファイバで伝送された前記制御用光信号を2方向に分岐させる光分岐カプラと、
前記光分岐カプラで分岐された1方の前記制御用光信号を電気に変換する光電変換器と、
前記光分岐カプラで分岐されたもう1方の前記制御用光信号を反射または無反射とする光反射変調器と、
前記光電変換器で変換された電気を蓄電する制御装置用コンデンサと、
前記制御装置用コンデンサに蓄電された電気の電圧を、前記光切替スイッチを動作させるために必要な電圧に昇圧させるための電圧昇圧装置と、
前記電圧昇圧装置で昇圧した電力の前記光切替スイッチへの供給制御を行う出力制御スイッチと、
前記負荷装置駆動用蓄電装置から前記光ファイバ給電ノード制御装置への補助電力の受電を制御するための補助電力制御スイッチと、
前記制御装置用コンデンサ、前記電圧昇圧装置、前記出力制御スイッチ、前記光反射変調器、前記補助電力制御スイッチ、前記負荷装置駆動用蓄電装置および前記負荷装置を監視及び制御する制御装置と、
を備えることを特徴とした請求項2に記載の光ファイバ給電システム。
The optical fiber power supply node control device,
an optical branching coupler that branches the control optical signal transmitted through the control optical fiber in two directions;
an opto-electrical converter for converting one of the control optical signals branched by the optical branching coupler into an electric signal;
an optical reflective modulator that reflects or does not reflect the other of the control optical signals branched by the optical branching coupler;
a control device capacitor for storing the electricity converted by the photoelectric converter;
a voltage boosting device for boosting the voltage of the electricity stored in the control device capacitor to a voltage required to operate the optical changeover switch;
an output control switch that controls the supply of the power boosted by the voltage boosting device to the optical changeover switch;
an auxiliary power control switch for controlling reception of auxiliary power from the load device driving power storage device to the optical fiber power feeding node control device;
a control device that monitors and controls the control device capacitor, the voltage boost device, the output control switch, the optical reflection modulator, the auxiliary power control switch, the load device driving power storage device, and the load device;
The optical fiber power supply system according to claim 2 , comprising:
前記負荷装置駆動用蓄電装置が、
前記給電用光ファイバで伝送された前記給電用光信号を電気に変換する光電変換器と、
前記光電変換器で変換された電気を蓄電する負荷装置用コンデンサと、
前記負荷装置用コンデンサで蓄電された電圧を、前記負荷装置を駆動するために必要な電圧に昇圧する負荷装置駆動用電圧昇圧装置と、
前記負荷装置への電力供給を制御する負荷装置駆動用電力供給制御スイッチと、を備え、
前記光ファイバ給電ノード制御装置が、前記負荷装置用コンデンサの電圧を監視し、前記負荷装置用コンデンサの電圧に応じて前記負荷装置駆動用電圧昇圧装置及び前記負荷装置駆動用電力供給制御スイッチを制御する
ことを特徴とした請求項2または3に記載の光ファイバ給電システム。
The load device driving power storage device is
an opto-electrical converter that converts the power supply optical signal transmitted through the power supply optical fiber into electricity;
a load device capacitor for storing the electricity converted by the photoelectric converter;
a load device driving voltage boosting device that boosts the voltage stored in the load device capacitor to a voltage required to drive the load device;
a load device driving power supply control switch for controlling power supply to the load device,
4. The optical fiber power supply system according to claim 2 or 3, characterized in that the optical fiber power supply node control device monitors the voltage of the load device capacitor and controls the load device driving voltage boost device and the load device driving power supply control switch in accordance with the voltage of the load device capacitor.
前記遠隔装置が、
前記ノード装置への給電のための制御用光源と、
前記ノード装置を制御するための信号変調を行う光強度変調器と、
前記ノード装置からの通信信号を受信するための光電変換器と、
前記制御用光ファイバからの通信信号を前記光電変換器へ導くためのサーキュレータと、
前記ノード装置を監視及び制御するための前記制御用光信号の送信及び前記通信信号の受信を制御する遠隔装置コントローラと、
を備えることを特徴とした請求項1から4のいずれかに記載の光ファイバ給電システム。
The remote device:
A control light source for supplying power to the node device;
an optical intensity modulator for performing signal modulation for controlling the node device;
an optical/electrical converter for receiving a communication signal from the node device;
a circulator for guiding a communication signal from the control optical fiber to the photoelectric converter;
a remote equipment controller for controlling the transmission of the control optical signal and the reception of the communication signal for monitoring and controlling the node equipment;
The optical fiber power supply system according to claim 1 , further comprising:
異なる位置に設置される複数の負荷装置と、
前記複数の負荷装置を駆動するための給電用光信号を発する給電用光源装置と、
前記複数の負荷装置のそれぞれに備わり、前記負荷装置の監視及び制御を行う複数のノード装置と、
前記複数のノード装置を駆動及び制御するための制御用光信号を送受信する遠隔装置と、
前記複数のノード装置をカスケード状に接続し、前記給電用光信号を前記複数のノード装置に順次伝送するための給電用光ファイバと、
前記複数のノード装置をカスケード状に接続し、前記制御用光信号を前記複数のノード装置に順次伝送するための制御用光ファイバと、
を備える光ファイバ給電システムが実行する光ファイバ給電方法であって、
各ノード装置において、
前記制御用光ファイバに接続されている光分岐カプラが、前記遠隔装置から出力された前記制御用光信号を、自装置および後段のノード装置の双方に分岐し、
前記給電用光ファイバに接続されている光切替スイッチが、前記遠隔装置からの指示に従って、前記給電用光源装置から出力された前記給電用光信号を、自装置または後段のノード装置のいずれか一方に対して出力する、
光ファイバ給電方法。
A plurality of load devices installed at different positions;
a power supply light source device that emits a power supply optical signal for driving the plurality of load devices;
a plurality of node devices provided in the plurality of load devices, respectively, for monitoring and controlling the load devices;
a remote device that transmits and receives optical control signals for driving and controlling the plurality of node devices;
a power supply optical fiber for connecting the plurality of node devices in a cascade configuration and for transmitting the power supply optical signal to the plurality of node devices in sequence;
a control optical fiber for connecting the plurality of node devices in a cascade configuration and for transmitting the control optical signal to the plurality of node devices in sequence;
An optical fiber power supply method performed by an optical fiber power supply system comprising:
In each node device,
an optical branching coupler connected to the control optical fiber branches the control optical signal output from the remote device to both the control device itself and a subsequent node device;
an optical changeover switch connected to the power supply optical fiber outputs the power supply optical signal output from the power supply light source device to either the device itself or a subsequent node device in accordance with an instruction from the remote device;
Optical fiber power supply method.
異なる位置に設置される複数の負荷装置を駆動するための給電用光信号を発する給電用光源装置と給電用光ファイバで接続されるノード装置であって、
前記給電用光ファイバに接続されている複数のノード装置を駆動及び制御するための制御用光信号を送受信する遠隔装置と制御用光ファイバで接続され、前記遠隔装置から出力された前記制御用光信号を、自装置および他のノード装置に分岐する光分岐カプラと、
前記給電用光ファイバに接続され、前記遠隔装置からの指示に従って、前記給電用光源装置から出力された前記給電用光信号を、自装置または他のノード装置のいずれか一方に対して出力する光切替スイッチと、
を備えることを特徴としたノード装置。
A node device connected to a power supply light source device that emits a power supply optical signal for driving a plurality of load devices installed at different positions, through a power supply optical fiber,
an optical branching coupler connected to a remote device by a control optical fiber, the optical branching coupler transmitting and receiving control optical signals for driving and controlling a plurality of node devices connected to the power supply optical fiber, the optical branching coupler branching the control optical signals output from the remote device to the local device and other node devices;
an optical changeover switch connected to the power supply optical fiber and configured to output the power supply optical signal output from the power supply light source device to either one of the device itself or another node device in accordance with an instruction from the remote device;
A node device comprising:
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