一种多个水下站点信号传输网络系统技术方案

本实用新型专利技术为一种多个水下站点信号传输网络系统，本系统岸基中心站的岸基控制中心连接的下行信号处理模块和n个上行信号处理模块连接到(n+1)波波分复用器；各水下站点的水下控制中心、信号处理模块和光分路器依次连接；岸基中心站的(n+1)波波分复用器接第一水下站点的光分路器，第一水下站点的光分路器接至第二水下站点的光分路器，依次级联至第n水下站点的光分路器。运行时岸基中心站的下行光信号经各光分路器分光到各水下站点，各水下站点的不同波长的上行光信号由光分路器合成一路送到岸基中心站经波分复用器解复用。本实用新型专利技术用单芯传输光纤传输多个站点的上下行信号，与现有系统相比功耗低、体积小、可靠性高、传输距离远。

A Signal Transmission Network System for Multiple Underwater Stations

The utility model relates to a signal transmission network system for multiple underwater stations, in which the downlink signal processing module and the N upstream signal processing module connected by the shore-based control center of the shore-based central station are connected to (n+1) WDM, the underwater control center, the signal processing module and the optical splitter of each underwater station are connected in turn, and the (n+1) WDM of the shore-based central station is connected to (n+1) WDM. The optical splitter of an underwater station is connected with the optical splitter of the first underwater station to the optical splitter of the second underwater station and cascaded to the optical splitter of the nth underwater station in turn. The downlink optical signals of the shore-based central station are splitted to the underwater stations by the optical splitters, and the upstream optical signals of different wavelengths of the underwater stations are synthesized by the optical splitters and sent to the shore-based central station for demultiplexing by the wavelength division multiplexer. The utility model uses a single core transmission fiber to transmit up and down signals of multiple stations. Compared with the existing system, the utility model has the advantages of low power consumption, small volume, high reliability and long transmission distance.

【技术实现步骤摘要】
一种多个水下站点信号传输网络系统
本技术涉及水下低速模拟信号采集和传输
，具体为一种多个水下站点信号传输网络系统。
技术介绍
随着水下光纤网络及国家海洋战略的发展,多种类的水下探测平台、水下通信平台、水下导航对抗平台和水下评估平台等均大量出现。水下设备的搭建中必不可少的是水下通信网络。光纤传输以其重量轻、保密性好的优点,越来越多地被应用于水下通信网络的建设以及用于水下设备信号的采集、探测和传输。水下设备由于维护的难度很高，成本较陆基设备成倍数的增加，用户对通信系统的可靠性、稳定度以及传输距离等方面都提出了更高的要求，同时由于水底供电的复杂性，对设备的功耗要求也极其苛刻。目前较为常用的数据信号传输方式是采用专用复接芯片和采用FPGA内部的GTX/GTP模块两种方式，将水下设备和岸基中心站之间所需传输的并行数据信号先转换成串行信号，再调制转换成光信号进行传输。传输光纤中信号传输速率一般都为1.25G或者更高，而且复接的传输方式可以在一根光纤中同时传输多路不同信号。但是对于水下信息系统来说有如下几个问题：其一是水下设备的信号速率都较低(目前需要采集的信号速率都在100kHz以内)，采用1.25G的速率的光纤进行传输，大部分的传输带宽被浪费了。其二是采用专用复接芯片或FPGA内部的GTX/GTP模块这两种传输方式,需要使用与光纤配套的1.25G或者更高速率的器件，这就使设备功耗较高。功耗的增加对于供电比较苛刻的水下设备来说是致命的缺陷。同时这也降低了水下设备的可靠性。现有的水下信息网络大多是一个岸基的中心站和与其连接n个水下站点组成的信号传输网络。岸基中心站负责信号处理，即完成水下站点信号的收集汇总并对水下站点进行控制和状态监测。常见的水下信息网络有两种：一种是岸基中心站与各水下站点一对一的连接，当岸基中心站向多个水下站点发送控制数据时，岸基中心站将控制数据分成n组相同数据，每组数据单独使用一个传输通道分别向水下n个站点进行一对一发送。各水下站点向岸基中心站也是通过独立的传输通道。这种网络实现比较简单，但是岸基中心站由于通道数量的增加将导致体积及功耗增加。同时传输通道随站点的增加而增加，所需通道数量要与水下站点一致，而水下信息网络中由于其应用的特殊性，传输通道链路有限，除非在初始铺设的时候预留通道，否则网络没有扩展性。另一种级联方式组网，岸基中心站与第一个站点连接，第一个站点连接第二个站点，依次连接到第n个站点。岸基中心站将控制数据发送到第一个站点，第一个站点作为中继将控制数据发送到第二个站点，第二个站点再向下发送，由此依次发送到第n个站点。各水下站点向岸基中心站发送其采集的数据时，第n个站点的数据先发送到第n-1个站点，第n-1个站点接收后作为中继将第n个站点的数据和其本身站点的数据一起上行到第n-2个站点，如此一直上行到第一个站点。级联方式岸基中心站不需要做其他额外配置，但由于水下站点作为中继要完成转发，需要增加其功耗和体积。另外逐级上行的形式，所需信号传输带宽逐渐增加。特别是级联网络中途一个站点出现中继故障势必影响其后所有站点数据丢失，降低了系统的可靠性。
技术实现思路
本技术的目的是设计一种多个水下站点信号传输网络系统，本系统岸基中心站与多个水下站点构成依次连接的级联数据信号传输网络，在各水下站点配置无源非对称光分路器，从一根传输光纤传送下行光信号分送到各个水下站点；各水下站点的上行光信号波长不同，双向功能的光分路器将多个水下站点的上行光信号合成一路光信号由同一传输光纤传送到岸基中心站再解复用。满足水下信息网络信号传输低功耗、小体积、低速率的特殊要求，实现水下信息网络中多路模拟信号的采样及远距离传输。本技术设计的一种多个水下站点信号传输网络系统包括一个岸基中心站和与其连接的n个水下站点，所述岸基中心站包括岸基控制中心及其连接的一个下行信号处理模块、n个上行信号处理模块、一个时钟模块和一个(n+1)波波分复用器。时钟模块提供的参考时钟分别接入下行信号处理模块和n个上行信号处理模块；(n+1)波波分复用器连接下行信号处理模块和n个上行信号处理模块，将下行信号送入传输网络，将n个上行信号分送到n个上行信号处理模块。各水下站点包括水下控制中心和与之连接的信号处理模块，以及与信号处理模块连接的光分路器。岸基中心站的(n+1)波波分复用器经光纤连接至第一水下站点的光分路器，第一水下站点的光分路器经光纤连接至第二水下站点的光分路器，如此依次级联，至第n水下站点的光分路器。所述n≤8。所述岸基中心站和第一水下站点的间距、各相邻水下站点的间距为10km～14km，最远的水下站点与岸基中心站的距离小于或等于100km。所述光分路器是无源宽带非对称光分路器，其工作波长范围是1270nm～1610nm。各水下站点的光分路器的分光比不同，第一水下站点的光分路器分到本信号处理模块光信号的功率占到达本水下站点光信号功率的比例P11＝1％，此后各水下站点根据到达本站点的光信号功率，以满足本水下站点所需光功率计算本水下站点光分路器分到本信号处理模块光信号功率占到达本水下站点光信号功率的比例Pi1。i为1至n的整数。岸基中心站发出的光功率S，到达第i水下站点的光功率为Si为S减去到达该水下站点前的在传输光纤上的衰减量M1i和在各光分路器上的衰减量M2i。在传输光纤上每公里的衰减量m＝0.22～0.25dB/km，岸基中心站和第一水下站点之间的传输光纤长度为D1km,第二水下站点和第一水下站点之间的传输光纤长度为D2km,如此类推，第n水下站点和第n-1水下站点之间的传输光纤长度为Dnkm。那么在到达第i水下站点前在传输光纤上的衰减量在第i水下站点其光分路器的衰减量M2i＝10×lg(Pi2)，Pi2为第i光分路器分到下一个水下站点光信号功率占到达本水下站点光信号功率的比例,Pi1+Pi2＝1。在第i水下站点前有i-1个水下站点，在到达第i水下站点前i-1个水下站点光分路器的衰减量之和到达第i水下站点的光功率Si＝S-M1i-SM2i。分配到第i水下站点信号处理模块的光功率Ei最小值为-35dBm，Ei≥-35dBm，Si-10×lg(Pi1)＝EiSi-10×lg(Pi1)≥-35所述岸基中心站发出的下行光信号的波长为λ0所述各水下站点的光分路器发出的上行光信号的波长为λ1、λ2、……、λn，λ1、λ2、……、λn之间的波长差采用CWDM方式时等于或大于20nm，采用DWDM方式时等于或大于2nm，λ0与λ1、λ2、……、λn中任一个之间的波长差等于或大于150nm。所述岸基中心站的下行信号处理模块包括依次相连接的模数转换整形子模块、复接子模块和电光转换子模块，岸基中心站的时钟模块产生的参考时钟接入复接子模块。岸基中心站的n个上行信号处理模块结构相同，每个上行信号处理模块包括依次相连的光电转换子模块、解复接子模块、数模转换子模块和驱动子模块，所得水下站点的上行信号送入岸基中心站的控制中心。岸基中心站的时钟模块产生的参考时钟也接入解复接子模块。所述岸基中心站下行信号处理模块的电光转换子模块和各上行信号处理模块的光电转换子模块为带数据诊断功能(DDM)的SFF封装焊接式光模块。各水下站点的信号处理模块结构相同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多个水下站点信号传输网络系统，包括一个岸基中心站和与其连接的n个水下站点，所述岸基中心站包括岸基控制中心及其连接的一个下行信号处理模块、n个上行信号处理模块、一个时钟模块和一个(n+1)波波分复用器；时钟模块提供的参考时钟分别接入下行信号处理模块和n个上行信号处理模块；(n+1)波波分复用器连接下行信号处理模块和n个上行信号处理模块；各水下站点包括水下控制中心和与之连接的信号处理模块，以及与信号处理模块连接的光分路器；岸基中心站的(n+1)波波分复用器经光纤连接至第一水下站点的光分路器，第一水下站点的光分路器经光纤连接至第二水下站点的光分路器，如此依次级联，至第n水下站点的光分路器；所述n≤8。

【技术特征摘要】
1.一种多个水下站点信号传输网络系统，包括一个岸基中心站和与其连接的n个水下站点，所述岸基中心站包括岸基控制中心及其连接的一个下行信号处理模块、n个上行信号处理模块、一个时钟模块和一个(n+1)波波分复用器；时钟模块提供的参考时钟分别接入下行信号处理模块和n个上行信号处理模块；(n+1)波波分复用器连接下行信号处理模块和n个上行信号处理模块；各水下站点包括水下控制中心和与之连接的信号处理模块，以及与信号处理模块连接的光分路器；岸基中心站的(n+1)波波分复用器经光纤连接至第一水下站点的光分路器，第一水下站点的光分路器经光纤连接至第二水下站点的光分路器，如此依次级联，至第n水下站点的光分路器；所述n≤8。2.根据权利要求1所述的多个水下站点信号传输网络系统，其特征在于：所述岸基中心站和第一水下站点的间距、各相邻水下站点的间距为10km～14km，最远的水下站点与岸基中心站的距离小于或等于100km。3.根据权利要求1所述的多个水下站点信号传输网络系统，其特征在于：所述光分路器是无源宽带非对称光分路器，其工作波长范围是1270nm～1610nm；各水下站点的光分路器的分光比不同，第一水下站点的光分路器分到本信号处理模块光信号的功率占到达本水下站点光信号功率的比例P11＝1％，此后各水下站点根据到达本站点的光信号功率，以满足本水下站点所需光功率计算本水下站点光分路器分到本信号处理模块光信号功率占到达本水下站点光信号功率的比例Pi1，i为1至n的整数。4.根据权利要求3所述的多个水下站点信号传输网络系统，其特征在于：所述岸基中心站发出的光功率S，到达第i水下站点的光功率为Si为S减去到达该水下站点前的在传输光纤上的衰减量M1i和在各光分路器上的衰减量M2i，即Si＝S-M1i-M2i；在传输光纤上每公里的衰减量m＝0.22～0.25dB/km，岸基中心站和第一水下站点之间的传输光纤长度为D1km,第二水下站点和第一水下站点之间的传输光纤长度为D2km,如此类推，第n水下站点和第n-1水下站点之间的传输光纤长度为Dnkm；在到达第i水下站点前在传输光纤上的衰减量在第i水下站点其光分路器的衰减量M2i＝10×lg(Pi2)，Pi2为第i光分路器分到下一个水下站点光信号功率占到达本水下站点光信号功率的比例，在第i水...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋文生，柯有强，周宇，程鲲，聂杨，陶庆肖，阳胜波，姚君，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十四研究所，
类型：新型
国别省市：广西,45