一种海底光传输系统及其容灾方法技术方案

本申请提供了一种海底光传输系统及其容灾方法。该系统包括通过第一干路和第二干路连接的第一岸站和第二岸站；设置于干路上的至少一个分光单元，每个分光单元对应一个水下主节点，分光单元与对应的水下主节点通过第一下行支路光纤、第二下行支路光纤、第一上行支路光纤、第二上行支路光纤连接。在上行业务中，水下主节点的上行光信号能够双向传输到第一岸站和第二岸站，在下行业务中，第一岸站和第二岸站能够从两个方向发送下行光信号。这样，即使上行光信号在某一个方向传输故障，第一岸站或者第二岸站也可从另一个方向接收到上行光信号，即使下行光信号在某一个方向传输故障，水下主节点也可从另一个方向接收到下行光信号，实现业务的容灾能力。实现业务的容灾能力。实现业务的容灾能力。

【技术实现步骤摘要】
一种海底光传输系统及其容灾方法


[0001]本申请涉及光通信
，尤其涉及一种海底光传输系统及其容灾方法。

技术介绍

[0002]海底观测网是人类观测海洋的新型平台，可实现海洋由海底到海面的全天候、原位、长期、连续、实时、高分辨率和高精度观测，对海洋科学发展起到重要的支撑作用。通过海底观测网，科研人员可以在岸上实时监测深海实验，远程监测海底风暴潮、火山喷发、地震、海啸、滑坡和赤潮等各种突发事件，更好地服务于国防建设、科学研究以及国民经济建设。另外，海洋中还蕴藏着丰富的石油天然气、热液硫化物、矿藏结核和深海生物等资源，通过海底观测网，可以对海洋的合理观测和研究，可以实现对海底资源的充分开发和有效保护。
[0003]为实现海底的长期、原位、实时观测，海底观测网的大量设备长期设置于海底，面临着传输距离长、电能供给难、海量数据传输难等问题。为解决这些问题，目前的海底观测网通常采用光通信技术实现，即采用光电复合缆将电力和通信从陆地延伸到海底的观测设备，岸上设备与海底设备之间通过光信号进行通信。
[0004]图1是目前一种海底观测网的架构示意图。如图1所示，该海底观测网可以包括两个设置于岸上的岸上站点（以下简称岸站）和至少一个设置于海底的水下主节点（primary nod，PN）（图1示例性示出了两个水下主节点）。为便于描述，这里将两个岸站称作岸站A和岸站B，将两个水下主节点称作第一主节点PN
‑
1和第二主节点PN
‑
2。每个水下主节点通过一个光纤对和一个光分路器（brantching unit，BU）与岸站A和岸站B连接，例如，第一主节点PN
‑
1通过光纤对1和第一光分路器BU
‑
1与岸站A和岸站B连接，第二主节点PN
‑
2通过光纤对2和第二光分路器BU
‑
2与岸站A和岸站B连接。其中，光纤对中的一条光纤用于沿一个方向传输光信号，例如，在光纤对1中，其中一条光纤用于沿岸站A
→
第一主节点PN
‑1→
岸站B的方向传输光信号，另一条光纤用于沿岸站B
→
第一主节点PN
‑1→
岸站A的方向传输光信号。
[0005]图1所示的海底观测网虽然实现了光信号在岸站与水下主节点之间的传输，但是在实际应用中存在一些问题，例如：（1）每一个水下主节点之间与岸站之间都独占一个光纤对，因此，一个光纤对仅能够实现一个水下主节点与岸站之间的通信，导致光带宽的利用率比较低，不适用于对通信带宽有一定要求的通信/观测混合网络、或者油气/观测混合网络；（2）海底光纤在长距离通信时，需要使用海底中继器Repeater对光信号的进行放大加强，然而海底中继器所能够接入的光纤对数量是有限的，因此图1示出的海底观测网所能够扩展的水下主节点的数量受海底中继器所能接入的光纤对数量的制约，导致扩展能力较差。
[0006]（3）虽然水下主节点与岸站A和岸站B之间实现了双向通信，但是该还海底观测网不具备容灾能力，例如当光纤对中的其中一个光纤断开时，其中一个方向上的通信就会中断。
[0007]为了解决上述问题，目前一些海底观测网采用了波分复用（wavelength division multiplexing，WDM）与光分插复用器（optical add
‑
drop multiplexer，OADM）技术结合的方案，该方案可以称作无频率再利用“no frequency reuse”OADM方案。在该方案中所有的水下主节点共用一个光纤对，单条光纤上可以同时发送多束不同波长的激光，每个波长的激光对应一个通道channel，多数波束不同的激光可以形成多个通道，每个水下主节点只占用其中的几个通道。
[0008]图2是本申请实施例示出的采用“no frequency reuse”OADM方案的海底观测网的架构示意图。如图2所示，在岸站A与岸站B之间的干路光纤上，光信号仅有一个传输方向，即：从岸站A向岸站B方向传输，干路光纤上的分光单元采用光纤分光型分光单元，岸站至水下主节点方向分配的波长通道为λ1和λ2。当来自岸站A的干路光信号（λ1和λ2）进入第一光分路器BU
‑
1之后，第一光分路器BU
‑
1分离出一定比例的下行光信号（λ1和λ2），并传输至第一主节点PN
‑
1；第一主节点PN
‑
1的上行光信号位于波长通道为λ3，由第一主节点PN
‑
1发送给第一光分路器BU
‑
1，第一光分路器BU
‑
1将第一主节点PN
‑
1的上行光信号（λ3）合入到干路光信号（λ1和λ2），通常为功率叠加，形成干路光信号（λ1、λ2和λ3），干路光信号（λ1、λ2和λ3）继续向岸站B方向传输；当干路光信号（λ1、λ2和λ3）进入第二光分路器BU
‑
2之后，第二光分路器BU
‑
2分离出一定比例的下行光信号（λ1、λ2和λ3），并传输至第二主节点PN
‑
2；第二主节点PN
‑
2的上行光信号位于波长通道为λ4，由第二主节点PN
‑
2发送给第二光分路器BU
‑
2，第二光分路器BU
‑
2将第二主节点PN
‑
2的上行光信号（λ4）合入干路光信号（λ1、λ2和λ3），形成干路光信号（λ1、λ2、λ3和λ4），并继续向岸站B方向传输。
[0009]图2所示的海底观测网虽然通过WDM和OADM技术提高了光带宽的利用率，但是在实际应用中依然存在一些问题，例如：（1）光纤中无假光（dummy light，DL）信号，因此，在光通信网络设计时，无法灵活调节业务，非线性代价较大。
[0010]（2）业务信号没有双方向的1+1保护机制。其中，1+1保护机制是一种保护业务流的方式，是指信号的发送端在主备两个信道上发同样的信号，接收端在正常情况下选收主用信道上的信号，在主用信道损坏时，通过切换选收备用信道中的信号而使主用业务得以恢复。
[0011]（3）业务信号为单方向传输，即：只能从水下主节点至岸站A 或者只能从水下主节点至岸站B。
[0012]（4）由于目前海底中继器RPT设备一般工作在光功率锁定模式，因此，在没有DL信号的情况下，水下主节点中的上行光信号加入到干路光纤之后，对其他节点的业务质量影响较大，严重时会导致业务无法传输。
[0013]由此可见，目前的海底观测网方案，无法在具备高带宽、双向通信能力和1+1业务保护能力的情况下，同时具备容灾能力和良好的扩展性，可靠性差。

技术实现思路

[0014]本申请实施例提供了一种海底光传输系统及其容灾方法，该海底光传输系统可用作海底观测网，能够实现海底观测网系统的业务信号的双方向的1+1保护，并且能够在海底观测网系统的干路光纤或者支路光纤发生故障时实现业务本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海底光传输系统，其特征在于，包括：第一岸站和第二岸站，所述第一岸站和所述第二岸站通过第一干路光纤和第二干路光纤连接，所述第一干路光纤用于从所述第一岸站向所述第二岸站方向传输光信号，所述第二干路光纤用于从所述第二岸站向所述第一岸站方向传输光信号；至少一个分光单元，每个所述分光单元对应设置一个水下主节点，所述分光单元与所述水下主节点通过第一下行支路光纤、第二下行支路光纤、第一上行支路光纤和第二上行支路光纤连接；所述分光单元包括：第一分光器、第二分光器、第三分光器、第四分光器、第一光开关、第二光开关、第三光开关、第四光开关、第五光开关、第六光开关；所述第一分光器设置于所述第一干路光纤的进光侧，用于从所述第一干路光纤中分出一路下行光信号，将从所述第一干路光纤中分出的下行光信号通过所述第一下行支路光纤发送给所述水下主节点，所述第一光开关设置于所述第一分光器与所述第一下行支路光纤之间，用于控制所述第一下行支路光纤中的下行光信号的通断；所述第二分光器设置于所述第一干路光纤的出光侧，用于通过所述第一上行支路光纤接收所述水下主节点的上行光信号，将所述第一上行支路光纤中的上行光信号合入所述第一干路光纤中，所述第二光开关设置于所述第二分光器与所述第一上行支路光纤之间，用于控制所述第一上行支路光纤中的上行光信号的通断；所述第三分光器设置于所述第二干路光纤的进光侧，用于从所述第二干路光纤中分出一路下行光信号，将从所述第二干路光纤中分出的下行光信号通过所述第二下行支路光纤发送给所述水下主节点，所述第三光开关设置于所述第三分光器与所述第二下行支路光纤之间，用于控制所述第二下行支路光纤中的下行光信号的通断；其中，所述第一光开关和所述第三光开关用于通过通断控制使所述水下主节点从所述第一干路光纤和所述第二干路光纤择一接收所述下行光信号；所述第四分光器设置于所述第二干路光纤的出光侧，用于通过所述第二上行支路光纤接收所述水下主节点的上行光信号，将所述第二上行支路光纤中的上行光信号合入所述第二干路光纤中，所述第四光开关设置于所述第四分光器与所述第二上行支路光纤之间，用于控制所述第二上行支路光纤中的上行光信号的通断；所述第五光开关和所述第六光开关串联设置，用于形成所述第一分光器和所述第二分光器之间的光通路以及所述第三分光器和所述第四分光器之间的光通路；根据需要，所述第五光开关还可以用于在所述第一干路光纤中的光信号经过所述第一分光器时，将所述第一干路光纤中的光信号发送至所述第四分光器，以实现从所述第一干路光纤到所述第二干路光纤方向的光信号环回；根据需要，所述第六光开关还可以用于在所述第二干路光纤中的光信号经过所述第三分光器时，将所述第二干路光纤中的光信号发送至所述第二分光器，以实现从所述第二干路光纤到所述第一干路光纤方向的光信号环回；所述水下主节点包括第一合波器、第二合波器、光放大器两个光电模块，以及，还包括滤波器和分光器中的任一个；所述第一合波器的输入端与所述第一下行支路光纤和第二下行支路光纤连接，用于将所述第一下行支路光纤或第二下行支路光纤中的下行光信号发送给光放大器；所述光放大器用于将接收到的光信号放大，然后将放大后的光信号发送给所述滤波器或所述分光器；
当所述水下主节点包括所述滤波器时，所述滤波器用于对接收到的光信号进行滤波，得到两个波长的光信号并发送给两个所述光电模块，每个所述光电模块接收其中一个波长的光信号；当所述水下主节点包括所述分光器时，所述分光器用于将接收到的光信号分成两份，并发送给两个所述光电模块，每个所述光电模块接收其中一份光信号；两个所述光电模块用于从所述滤波器或者所述分光器接收光信号，将接收到的光信号以光信号或者电信号的形式发送给次节点或者接驳盒设备；两个所述光电模块还用于从所述次节点或者接驳盒设备接收电信号或者光信号，将接收到的电信号或者光信号以两个波长的光信号的形式并发送给第二合波器；所述第二合波器用于对来自两个所述光电模块的光信号进行汇聚，得到包含两个波长的所述上行光信号，将所述上行光信号发送到所述第一上行支路光纤和所述第二上行支路光纤，以使所述上行光信号被所述第一岸站和所述第二岸站双向接收。2.根据权利要求1所述的海底光传输系统，其特征在于，两个所述光电模块具体用于从所述滤波器或者所述分光器接收光信号，对接收到的光信号进行光电转换，得到相应的电信号并发送给所述次节点或者接驳盒设备；两个所述光电模块还具体用于从所述次节点或者接驳盒设备接收电信号，对接收到的电信号进行电光转换，得到两个波长的光信号并发送给第二合波器。3.根据权利要求1所述的海底光传输系统，其特征在于，两个所述光电模块具体用于从所述滤波器或者所述分光器接收光信号，对接收到的光信号进行光电转换和电光转换，将得到光信号发送给所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：房永祥，樊晓燕，苏丹，许昌武，
申请(专利权)人：华海通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：