[发明专利]一种海底光传输系统及其容灾方法

说明书

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。

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种海底光传输系统及其容灾方法。

背景技术

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。

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。

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（primarynod，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。

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。

（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。

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 divisionmultiplexing，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。