一种双环自愈型水下光纤网络信号传输系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种双环自愈型水下光纤网络信号传输系统和方法，一台岸上信号处理光端机、若干台水下采集光端机，通过两组芯光纤将一个个岸上节点与若干个水下节点连接组成环网，每组环路均为双向环路，每组环路具有顺时针和逆时针两个方向，每个方向含A环和B环两个环路构成信号传输网络，采用双环自愈的方式实现水下信号的高可靠性传输；该系统每个水下采集节点相对独立，采用双芯光纤连接，组网灵活、便于扩展；使用两个独立环路，双向四链路路由自动选择的方式，实现信号的高可靠性传输。实现信号的高可靠性传输。实现信号的高可靠性传输。

【技术实现步骤摘要】
一种双环自愈型水下光纤网络信号传输系统和方法


[0001]本专利技术涉及光通信
及水下信号传输领域，具体是一种双环自愈型水下光纤网络信号传输系统和方法。

技术介绍

[0002]随着水下信息网络及国家海洋战略的发展，各种各样的水下探测、采集、通信平台、水下导航、对抗平台相序搭建，光纤以其重量轻、保密性好、传输容量大等优点，越来越多的应用于水下信息网络中。由于信息网络需求的发展、应用领域的拓宽，在网络中布设的节点数随之大幅增加，同时由于水下信息网络使用时所处的位置特性，其铺设难度大，维护成本高，因此对系统的设备的体积、可靠性等都提出了很高的要求。传统的点对点的信号传输方式在系统架设、可靠性方面均无法现有的网络需求。为了适应新形势下水下信息网络信号传输要求，特提出一种双环自愈型水下光纤网络系统，通过2芯光纤，组成2个完整双向信号传输环路，实现水下信息网络信号的采集传输。

技术实现思路

[0003]本专利技术根据水下信号采集及高可靠性传输需求，提出一种双环自愈型水下光纤网络系统。该系统每个水下采集节点相对独立，采用两芯光纤连接，组网灵活、便于扩展；使用两个独立环路，双向四链路路由自动选择的方式，实现信号的高可靠性传输。
[0004]具体的本专利技术是，一种双环自愈型水下光纤网络信号传输系统，包括：一台岸上信号处理光端机、若干台水下采集光端机，通过两组芯光纤将一个个岸上节点与若干个水下节点连接组成环网，每组环路均为双向环路，每组环路具有顺时针和逆时针两个方向，每个方向含A环和B环两个环路构成信号传输网络，采用双环自愈的方式实现水下信号的高可靠性传输，
[0005]其中：所述岸上信号处理光端机和水下采集光端机均包括：光调制解调模块、波分复用组件、数据选择模块和时延测试模块；
[0006]所述岸上信号处理光端机还包括时钟源、时钟分发模块和时延调整模块；
[0007]所述水下采集光端机还包括时钟处理模块、信号采集模块、数据复用及路由选择模块、时延测试模块；
[0008]波分复用组件用于分别从四个复合光信号中滤出上传光信号输入给光调制解调模块；
[0009]光调制解调模块将光信号转换成光信号进入数据选择模块；
[0010]数据选择模块用于依据链路状态、优先级、信号路径，从四个上传链路中手动/自动选择各个水下节点数据；所有节点数据经延时调整模块进行延时调整，使所有节点数据时延一致；
[0011]时延测试模块能对岸上信号处理光端机与水下采集光端机、水下采集光端机之间的传输时延进行测试，并存储，提供给时延调整模块作为时延调整的依据；
[0012]时钟源能为岸上信号处理光端机提供工作时钟，该时钟同时提供给时钟分发模块；
[0013]时钟分发模块用于将岸上时钟源传输过来的时钟转换成光信号，输入到波分复用组件，通过光纤传输到水下采集光端机，为系统提供统一的时钟，保证系统信号的同步采样。
[0014]本专利技术的另一方面，提供了一种双环自愈型水下光纤网络信号传输方法，包括以下步骤：
[0015]岸上数据处理光端机为整个系统提供统一时钟，通过时钟分发模块将岸上时钟通过光纤低抖动的传输到两侧与其连接到水下采集光端机；水下采集光端机的时钟处理模块接收岸上信号处理或前一级水下采集光端机，传输过来的时钟光信号，并将其恢复成时钟电信号为本端设备提供时钟，同时将该时钟信号转换成光信号往下一级传输，依次逐级下传，从而实现系统时钟信号的同步；使用二芯光纤连接，建立出二个双向的环路，实现了水下采集信号的双环自愈传输；
[0016]其中：水下采集光端机的信号传输步骤包括：
[0017]单个节点水下采集光端机信号传输方式分顺时针和逆时针两个方向，每个方向含A环和B环两个环路；
[0018]水下采集光端机信号传输方式与数据复用及路由选择模块的路由选择策略有关，各个环路的顺逆时钟方向数据采取相同的策略：数据服用及路由选择只参考上一级链路状态，首先判断该与节点连接的四个方向的链路状态；链路状态包括同向同环标S1、同向不同环标S2、不同向但同环标S3、既不同向又不同环标S4；根据链路状态的不同选择需要往下一个节点中继的数据，优先级顺序为：S1、S2、S3、S4；在选择好了中继数据后，本端采集的数据与该中继数据一起打包往从各自的四个方向发送；采用逐级上传的方式，完成采集数据信号与每个节点状态信号的可靠传输；
[0019]信号传输到岸上信号光端机之后，岸上信号处理光端机根据四个节点上传的数据及各个节点的状态信息，手动或者自动的从四个数据通道中选择数据并进行解析；同时根据需要下发链路时延测试命令，开启各个节点的时延测试模块，测试节点之间的信号传输时延，并上报，岸上信号处理光端机时延调整模块根据时延测试结果、数据通过的链路计算每个节点的数据传输时延，并进行调整，最后将所有节点的信号时延调整在
±
125ns以内。
[0020]本专利技术的工作原理是：一种双环自愈型水下光纤网络系统，通过两芯光纤将一个岸上节点与N个水下节点连接组成环网，构成信号传输网络，采用双环自愈的方式实现水下信号的高可靠性传输，系统包含一台岸上信号处理光端机与N台水下采集光端机。所述水下采集光端机由光调制解调模块、波分复用组件、时钟处理模块、信号采集模块、数据复用及路由选择模块、时延测试模块组成；所述岸上信号处理光端机由光调制解调模块、波分复用组件、时钟源、时钟分发模块、信号选择模块，时延测试模块、时延调整模块组成。岸上数据处理光端机为整个系统提供统一时钟，通过时钟分发模块将岸上时钟通过光纤低抖动的传输到两侧与其连接到水下采集光端机；水下采集光端机的时钟处理模块接收岸上信号处理(前一级水下采集光端机)传输过来的时钟光信号，并将其恢复成时钟电信号为本端设备提供时钟，同时将该时钟信号转换成光信号往下一级传输，依次逐级下传，从而实现系统时钟信号的同步。岸上信号处理光端机下发控制信号的传输方式：岸上光端机控制信号下发采
用广播方式进行传输，即信号同时网两个环路的四个方向同时发送。
[0021]水下采集光端机的信号传输方式：单个节点水下采集光端机信号传输方式分顺时针和逆时针两个方向，每个方向含A环和B环两个环路。水下采集光端机信号传输方式与数据复用及路由选择模块的路由选择策略有关，各个环路的顺逆时钟方向数据采取相同的策略：数据服用及路由选择只参考上一级链路状态，首先判断该与节点连接的四个方向的链路状态(同向同环标S1、同向不同环标S2、不同向但同环标S3、即不同向又不同环标S4)，根据链路状态的不同选择需要往下一个节点中继的数据，优先级顺序为：S1、S2、S3、S4；在选择好了中继数据后，本端采集的数据与该中继数据一起打包往从各自的四个方向发送。采用逐级上传的方式，完成采集数据信号与每个节点状态信号的可靠传输。
[0022]信号传输到岸上信号光端机之后，岸上信号处理光端机根据四个节点上传的数据及各个节点的状态信息，手动或者自动的从四个数据通道中选择数据并进行解析。同时根据需要下发链路时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双环自愈型水下光纤网络信号传输系统，其特征在于包括：一台岸上信号处理光端机、若干台水下采集光端机，通过两组芯光纤将一个个岸上节点与若干个水下节点连接组成环网，每组环路均为双向环路，每组环路具有顺时针和逆时针两个方向，每个方向含A环和B环两个环路构成信号传输网络，采用双环自愈的方式实现水下信号的高可靠性传输，其中：所述岸上信号处理光端机和水下采集光端机均包括：光调制解调模块、波分复用组件、数据选择模块和时延测试模块；所述岸上信号处理光端机还包括时钟源、时钟分发模块和时延调整模块；所述水下采集光端机还包括时钟处理模块、信号采集模块、数据复用及路由选择模块、时延测试模块；波分复用组件用于分别从四个复合光信号中滤出上传光信号输入给光调制解调模块；光调制解调模块将光信号转换成光信号进入数据选择模块；数据选择模块用于依据链路状态、优先级、信号路径，从四个上传链路中手动/自动选择各个水下节点数据；所有节点数据经延时调整模块进行延时调整，使所有节点数据时延一致；时延测试模块能对岸上信号处理光端机与水下采集光端机、水下采集光端机之间的传输时延进行测试，并存储，提供给时延调整模块作为时延调整的依据；时钟源能为岸上信号处理光端机提供工作时钟，该时钟同时提供给时钟分发模块；时钟分发模块用于将岸上时钟源传输过来的时钟转换成光信号，输入到波分复用组件，通过光纤传输到水下采集光端机，为系统提供统一的时钟，保证系统信号的同步采样。2.根据权利要求1所述的双环自愈型水下光纤网络信号传输系统，其特征在于，所述波分复用组件采用三波波分复用组件、CWDM方式、波长1470nm～1570nm、插损＜1.5dB；所述光调制解调模块采用数字调制方式、LVDS/LVPECL接口电平、速率60Mbps～1.5Gbps、带数据诊断(DDM)功能、DDM精度1.5dB；所述时延测试模块时延测试范围0～40KM、测试精度125ns。3.根据权利要求1或2所述的双环自愈型水下光纤网络信号传输系统，其特征在于，所述时钟处理模块传输的时钟信号频率30～75MHz、频率稳定度30ppm；所述时延调整模块能根据时延测试模块测试出来的时延参数、信号传输链路、信号固有处理时延参数，对上传的多个节点的水声信号进行延时调整，调整范围0～200μ、调整精度125ns；所述时钟源频率30MHz～150MHz、频率稳定度10ppm。4.根据权利要求1所述的双环自愈型水下光纤网络信号传输系统，其特征在于，所述信号采集模块信号采样率500KHz～2MHz、采样位数16bit～24bit；所述数据复用及路由选择模块根据两个环路，每个环路双向，共四个链路的状态自动选择数据复用方式和数据上报路径。5.一种双环自愈型水下光纤网络信号传输方法，其特征在于包括以下步骤：岸上数据处理光端机为整个系统提供统一时钟，通过时钟分发模块将岸上时钟通过光纤低抖动的传输到两侧与其连接到水下采集光端机；水下采集光端机的时钟处理模块接收岸上信号处理或前一级水下采...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琨，匡彪，汤志峰，柯有强，宋文生，龚浩亮，马小勤，要庆生，桑国峰，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司七五零试验场，
类型：发明
国别省市：