用于提供水下通信數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水下通信。
【背景技術(shù)】
[0002]水下通信網(wǎng)絡(luò)的一個示例是所謂的海底網(wǎng)絡(luò)。通常，在海底網(wǎng)絡(luò)中，使用一個或多個分支單元來創(chuàng)建分支，該分支通常被配置為用于在海底網(wǎng)絡(luò)的分支站點和光學(xué)主干之間提供連接。在海底網(wǎng)絡(luò)中使用(多個)分支單元的一種應(yīng)用是將來自石油和天然氣平臺或站點的一系列分支整合到海底主干?？梢栽谥鞲缮喜迦敫郊臃种卧蛐菝叻种卧栽诔跏寂渲弥蟮暮罄m(xù)階段將計劃外的平臺連接至該海底主干。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]然而，這樣的附加(計劃外)平臺的整合可能出現(xiàn)問題。實際上，在構(gòu)建海底主干時，有時可能并不知道要整合至該網(wǎng)絡(luò)的平臺的確切位置。
[0004]如這里所使用的術(shù)語平臺要被理解為涵蓋了位于海岸上或者海平面上方或以下的固定或漂浮結(jié)構(gòu)上的任意終端站點。
[0005]在安裝骨干網(wǎng)之后產(chǎn)生例如在海床上將新的平臺整合到該骨干網(wǎng)的需求的情況下，由于該平臺可能距初始的骨干路由非常遠(yuǎn)的距離，所以執(zhí)行這樣的整合會變得非常困難或者甚至實際上是不可能的(由于信號衰減或退化)。如以上所提到的，將平臺整合到骨干中通常是通過在該骨干上的方便位置增加分支單元并且從該分支單元向該平臺延伸分支來實現(xiàn)的。然而，在向平臺延伸這樣的分支時存在著限制。
[0006]一種這樣的限制是由于沿分支進(jìn)行傳播的通信數(shù)據(jù)通常要經(jīng)歷衰減的事實。在已知的海底系統(tǒng)中，分支通常以無中繼器的配置進(jìn)行安裝。術(shù)語無中繼器在相關(guān)領(lǐng)域中是指并沒有在其上安裝中繼器以執(zhí)行諸如通信數(shù)據(jù)的再生、重新整形和/或重新放大之類的功能的海底線纜分段。由于從分支單元所延伸的已知分支通常是無中繼器的，所以這樣的分支的長度可能僅被局限于在該分支中傳遞的信號的功率在經(jīng)歷衰減之后保持在可接受水平的距離。
[0007]此外，出于安全的原因或者為了觀察腐蝕的問題，用于石油&天然氣應(yīng)用的平臺通常并不被允許接收高電力饋送(特別是具有通常在海底通信系統(tǒng)中使用的高電壓，例如大約1kV或更高)。因此，嘗試對分支中的電力進(jìn)行增壓從而使得通信數(shù)據(jù)能夠到達(dá)平臺通常都由于這樣的安全或腐蝕的原因而被放棄。
[0008]由于在常規(guī)海底網(wǎng)絡(luò)中分支是無中繼器的，所以最大分支長度主要由從平臺到主干上的第一光學(xué)放大器的光學(xué)功率預(yù)算所設(shè)定。當(dāng)然，實際的線路設(shè)計更為復(fù)雜并且需要另外的考慮。
[0009]作為針對以上問題的解決方案，可以從平臺使用附加的光學(xué)非中繼增強或拉曼(Raman)泵浦機制來增加分支長度。然而，這種解決方案通常僅在信號增強方面提供了一定水平的改善，而這可能受制于某個極限和/或可能不足以應(yīng)對長距離分支的要求。
[0010]本公開的一些實施例的特征在于一種用于在包括光學(xué)干線線纜的海底通信網(wǎng)絡(luò)中使用的通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)包括分支單元、包括第一導(dǎo)線路徑和第二導(dǎo)線路徑的光學(xué)線纜分段、中繼器以及隔離和回送電路，其中該分支單元被配置為用于使得光學(xué)通信數(shù)據(jù)和電力能夠在該光學(xué)干線線纜和線纜分段之間進(jìn)行交換，并且該隔離和回送電路被配置為通過所述第一導(dǎo)線路徑接收所述光學(xué)通信數(shù)據(jù)和所述電力，通過所述第二導(dǎo)線路徑和分支單元將所述電力的至少一部分引回到該干線線纜中，并且通過第三導(dǎo)線路徑將所述光學(xué)通信數(shù)據(jù)引向遠(yuǎn)程平臺。
[0011]根據(jù)一些具體實施例，該隔離和回送電路被配置為從所述遠(yuǎn)程平臺接收光學(xué)通信數(shù)據(jù)并且通過所述第二導(dǎo)線路徑和分支單元將所述光學(xué)通信數(shù)據(jù)引向所述干線線纜。
[0012]根據(jù)一些具體實施例，該隔離和回送電路包括橋接路徑，其被配置為用于通過所述第二導(dǎo)線路徑和分支單元將所述電力的至少一部分引回到該干線線纜中。
[0013]根據(jù)一些具體實施例，該第一導(dǎo)線路徑和第二導(dǎo)線路徑包括在雙導(dǎo)線光學(xué)線纜中。
[0014]根據(jù)一些具體實施例，該分支單元包括開關(guān)，其被配置為連接該光學(xué)線纜分段以及將其從光學(xué)干線線纜斷開連接。
[0015]根據(jù)一些具體實施例，該隔離和回送電路被配置為用于連接至海底接地(seaearth)。
[0016]本公開的一些實施例特征在于一種用于在包括光學(xué)干線線纜的海底通信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的方法，該方法包括:
[0017]-通過第一導(dǎo)線路徑從該干線線纜接收光學(xué)通信數(shù)據(jù)和電力；
[0018]-通過第二導(dǎo)線路徑將所述接收的電力的至少一部分引回到該干線線纜中；并且
[0019]-通過第三導(dǎo)線路徑將所述接收的光學(xué)通信數(shù)據(jù)引向遠(yuǎn)程平臺。
[0020]根據(jù)一些具體實施例，該方法進(jìn)一步包括從所述遠(yuǎn)程平臺接收光學(xué)通信數(shù)據(jù)并且通過所述第二導(dǎo)線路徑和分支單元將所述光學(xué)通信數(shù)據(jù)引向所述干線線纜。
[0021]根據(jù)一些具體實施例，該方法進(jìn)一步包括連接所述第一導(dǎo)線路徑和所述第二導(dǎo)線路徑或者將它們從光學(xué)干線線纜斷開連接。
[0022]根據(jù)一些具體實施例，該方法進(jìn)一步包括將該隔離和回送電路連接至海底接地。
[0023]出于說明而并非限制的目的，本發(fā)明的這些以及另外的特征和優(yōu)勢借助于附圖在以下描述以及權(quán)利要求中更為詳細(xì)地進(jìn)行描述。
【附圖說明】
[0024]圖1是連接至海底通信網(wǎng)絡(luò)的根據(jù)一些實施例的通信系統(tǒng)的示例性示意表示。
[0025]圖2是根據(jù)一些實施例的隔離和回送電路的示例性示意表示。
【具體實施方式】
[0026]在圖1中，示出了一種示例性海底通信網(wǎng)絡(luò)1，其與根據(jù)本公開一些實施例的通信系統(tǒng)2相連接。海底網(wǎng)絡(luò)I可以是任意適當(dāng)?shù)念愋?，包括已?jīng)部署在水下的海底網(wǎng)絡(luò)。
[0027]海底網(wǎng)絡(luò)I可以包括干線線纜11以及一個或多個中繼器12。該干線線纜可以將光學(xué)通信數(shù)據(jù)和電力從一個終端站點傳遞至該干線線纜11的不同端點上的另一個終端站點(該終端站點并未示出)。一個或多個中繼器12可以在光學(xué)信號從一個終端站點向另一個終端站點進(jìn)行傳播時對其執(zhí)行諸如重新放大、再生和重新整形之類的功能，由此對傳播期間出現(xiàn)的任何信號衰減或退化進(jìn)行補償。海底網(wǎng)絡(luò)I可以進(jìn)一步包括其它部件和組件，由于它們對于理解這里的描述而言并無關(guān)聯(lián)所以在圖1中并未示出。
[0028]根據(jù)本公開，如以下將要描述的，通信系統(tǒng)2可以在沿干線線纜11 (也被稱作主干)的任意位置被加入到海底網(wǎng)絡(luò)I。通信系統(tǒng)2被配置為允許在干線線纜11和遠(yuǎn)程站點3之間進(jìn)行光學(xué)通信數(shù)據(jù)的交換，上述遠(yuǎn)程站點3在這里被稱作平臺?？蛇x地，通信系統(tǒng)2還可以被配置為向平臺提供電力，雖然這樣的電力可能明顯低于能夠在干線線纜11上所獲取的功率(電壓)。這在海底節(jié)點是待供給的平臺的情況下是特別有用的。
[0029]通信系統(tǒng)2包括分支單元21，其被配置為允許在干線11和平臺3之間進(jìn)行光學(xué)通信數(shù)據(jù)的交換。分支單元21可以被安裝在沿干線線纜11的任意方便位置。在實踐中，分支單元21的位置主要取決于平臺3的位置以便有利地選擇對于特定設(shè)計而言便利的位置(例如，最接近平臺3的位置)。
[0030]通信系統(tǒng)2進(jìn)一步包括光學(xué)線纜分段22，后者包括第一導(dǎo)線路徑23和第二導(dǎo)線路徑24。該光學(xué)線纜分段在一端連接至分支單元21并且在另一端連接至隔離和回送電路26。第一導(dǎo)線路徑23可以被配置為通過分支單元21將光學(xué)通信數(shù)據(jù)從干線線纜11傳遞至隔離和回送電路26，并且第二導(dǎo)線路徑24可以被配置為通過分支單元21將光學(xué)通信數(shù)據(jù)從隔離和回送電路26傳遞至干線線纜11。還可以預(yù)見到其它的配置。
[0031]隔離和回送電路26可以位于充分接近于平臺3的位置，而使得從隔離和回送電路26向平臺3傳播的光學(xué)通信數(shù)據(jù)并不會受到比可接受水平更多的衰減或退化。
[0032]通信數(shù)據(jù)的可能衰減和退化的可接受水平這一術(shù)語可以隨情況的不同而有所變化。這樣的水平因此可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)每個應(yīng)用的具體要求來確定。
[0033]為了對信號沿光學(xué)線纜分段22的長度傳播時的衰減和/或退化進(jìn)行補償，通信系統(tǒng)2進(jìn)一步包括沿光學(xué)線纜分段22的長度安裝的一個或多個中繼器25。一個或多個中繼器25可以被配置為對包括光學(xué)通信數(shù)據(jù)的光學(xué)信號執(zhí)行諸如重新放大、再生和重新整形之類的操作。要在光學(xué)線纜分段22上安裝的中繼器25的數(shù)量可以根據(jù)每個具體應(yīng)用的要求來確定，從而確保光學(xué)通信數(shù)據(jù)以可接受的信號質(zhì)量到達(dá)隔離和回送電路26。光學(xué)線纜分段22因此可以沿其從分支單元21向隔離和回送電路26的長度傳遞充足電力以對中繼器進(jìn)行饋送。
[0034]隔離和回送電路26被配置為用于通過第一導(dǎo)線路徑23從分支單元21接收光學(xué)通信數(shù)據(jù)，并且將所述光學(xué)通信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至平臺3。此外，隔離和回送電路26被配置為用于通過第二導(dǎo)線路徑24將所接收到的電力回送(重新引回)到分支單元21并且因此回送至干線線纜11。隔離和回送電路26的操作將參考圖2更為詳細(xì)地進(jìn)行描述。
[0035]隔離和回送電路26所接收的光學(xué)通信數(shù)據(jù)(其沿通過第一導(dǎo)線路徑的傳播充分進(jìn)行中繼以保持可接受水平的信號質(zhì)量)隨后利用導(dǎo)線路徑28而從隔離和回送電路26被轉(zhuǎn)發(fā)至平臺3，上述導(dǎo)線路徑28可以是光學(xué)線纜。
[0036]另一方面，隔離和回送電路26所接收到的電力利用在隔離和回送電路26中所提供的回送路徑27而通過第二導(dǎo)線路徑24被回送到分支單元21。
[0037]以這種方式，在干線線纜11、分支單元21、第一導(dǎo)線路徑23、回送路徑27和第二導(dǎo)線路徑24之間提供了返回至分支單元21和干線線纜11的串聯(lián)連接。該串聯(lián)連接提供了沿光學(xué)線纜分段的長度將電力傳遞至中繼器，同時確保平臺與能夠在海底網(wǎng)絡(luò)上獲得的高電壓隔離的可能性，由此避免了與操作人員安全相關(guān)的風(fēng)險和/或與平臺腐蝕相關(guān)的問題。該配置還確保了光學(xué)通信數(shù)據(jù)以可接受的信號質(zhì)量被傳遞至充分接近于平臺3的地方，其可以從那里被便利地被轉(zhuǎn)發(fā)至平臺3。
[0038]所要注意的是，該第一導(dǎo)線路徑和第二導(dǎo)線路徑在物理上可以是一個單一光學(xué)線纜(其包括電導(dǎo)線和光