CN102100019A - 支持检测和通信网络的光通信系统 - Google Patents

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Abstract

一种支持检测和通信网络的光通信系统。通信网络传送路径和检测网络传送路径作为相同光纤电缆的分开的光纤或光纤对所建立的分开路径来提供。耦合到通信网络传送路径和检测网络传送路径的所有元件可通过相同光纤电缆电力导线由相同电力馈电设备来供电。

Description

支持检测和通信网络的光通信系统
技术领域
本发明涉及光通信系统，并且具体地说，涉及支持检测和通信网络的光通信系统。
背景技术
海底光通信系统可包括分隔数千公里距离的海岸站之间延伸的光传送路径。光传送路径可包括通过许多元件（例如中继器、分支单元等）从一个海岸站耦合到另一个海岸站的光纤电缆。光纤电缆可包括多个光纤对以用于在例如波分复用(WDM)系统中多个分开的波长信道上进行信息的双向传送。光纤电缆及连接到其的元件相关联的外壳可搁置在海底。
各种光缆配置是已知的。图1是一个示范光纤电缆100的简化截面示图。如图所示，光纤电缆100可包括一个或多个绝缘或保护层102。在电缆内可提供多个单独的光纤104，每个光纤具有其自己的绝缘、包层和核心。电力导线（power conductor）106可在电缆的中心提供以便向例如中继器等沿电缆长度放置的远程系统元件提供电能。
电缆电力导线上供应的电流可由位于海岸站的电力馈电（power feed）设备(PFE)来提供。例如，电缆电力导线可连接到在一个海岸站的正极PFE端子，在电缆的对端连接到在海岸站的负极PFE端子。各种电力馈电设备配置是已知的。
光系统也配置为用于执行海洋观察功能的检测系统。此类检测系统可包括光传送路径，光传送路径包括海岸站之间延伸的光纤电缆和诸如传感器等其它元件。耦合到电缆的传感器可由在海岸站的PFE通过电缆的电力导线来供电。传感器可部署用于各种用途，如观察地球海洋大气系统，预测地震和/或海啸事件、监控等。
附图说明
应对以下详细描述进行参考，而该描述应连同附图来阅读，附图中类似的标号表示类似的部分：
图1是一个示范现有技术光纤电缆的简化截面示图；
图2是与本公开一致的光通信系统的一个示范实施例的简化框图。
具体实施方式
现在转到图2，其示出与本公开一致的示范光通信系统200。本领域技术人员将认识到，为便于解释，系统200已示为高度简化的点对点系统。要理解，本公开可结合到广泛的各种光网络和系统配置中。
所示示范光通信系统200包括第一海岸站202和第二海岸站204。第一海岸站202可包括第一检测网络收发器206和第一通信网络收发器208。第二海岸站204可包括第二检测网络收发器210和第二通信网络收发器212。为便于解释，本文中的描述可涉及从一个收发器到另一收发器的传送。然而，要理解，系统200可配置用于从一个检测网络收发器到另一检测网络收发器和从一个通信网络收发器到另一通信网络收发器的双向或单向通信。
系统200可配置成在通信网络收发器208、212之间建立波分复用(WDM)通信网络，在检测网络收发器206、210之间建立检测网络。关于WDM通信网络，例如，通信系统收发器208可通过在信号带宽内多个不同波长/信道的每个波长/信道上调制数据来生成多个分开的光信号。数据可以例如10 Gb/秒或更多的高比特率在信道中的至少一个上进行调制。信道可复用到聚合光信号中，并由收发器208通过通信系统传送路径214传送到通信系统收发器212。在收发器212，聚合信号可去复用成分开的光信号以用于解调其上调制的数据。
检测网络收发器206可通过检测网络传送路径216将低比特率检测网络光信号传送到一个或多个检测网络节点218-1...218-N。检测网络光信号例如可以是在低到同步光网络(SONET)光载波级别OC-1的比特率的单个光波长上的时分复用(TDM)。检测网络光信号可以还在或备选地在多个不同波长/信道上提供。
每个检测网络节点218-1...218-N可包括用于执行检测或传感功能的一个或多个已知检测器，如声学传感、波动、化学嗅探、放射传感、视频传感、光传感、气象传感及构造运动传感。检测网络节点218-1...218-N可配置成在检测网络信号上给出表示检测到或传感到的状况/对象的检测器数据，以便通过检测网络传送路径传送到检测网络收发器210。收发器210可监视用于检测到的状况的数据和/或可将数据传送到其它网络或系统以便可监视数据。路径216建立的检测网络可在水体中例如用于监视环境、监视沿水体的交通工具通行、检测指示可能的威胁的状况等。
通信网络传送路径214和检测网络传送路径216可以是由相同光纤电缆220的分开的光纤或光纤对所建立的分开的路径。在一个示范实施例中，光纤电缆可如图1所示配置。不同配置的电缆只要具有用于支持检测和通信网络路径的分开光纤和至少一个电力导线，它们便可使用。本领域技术人员将认识到，电缆220无需是持续不间断电缆，并且可转而由多个更小长度的电缆和诸如中继器等耦合在其间的装置来组成。为简明起见，从一个海岸站延伸到另一海岸站的聚合电缆段在本文中称为“电缆”。
通信网络传送路径214可具有沿其长度耦合的中继器222-1、222-2 ....222-N。本领域技术人员将认识到，视系统特性和要求而定，诸如增益均衡和色散补偿元件、分支单元等其它有源和无源组件可结合到传送路径214中。术语“耦合”在本文中使用时指任何连接、耦合、链路或诸如此类，由此将一个系统元件携带的信号给予到“耦合的”元件。此类“耦合”装置不一定直接相互连接，并且可由可操纵或修改此类信号的中间组件或装置来分隔。
传送路径214中的组件可包括用于实现其预期功能性的已知配置。例如，中继器222-1、222-2....222-N可包括补偿传送路径214上信号衰减的任何已知光放大器/中继器配置。例如，一个或多个中继器可配置为光放大器，例如铒掺杂的光纤放大器、Raman放大器或混合Raman/EDFA放大器。一个或多个中继器可以不是在线光放大器，而可以是传送路径的远程泵浦部分（pumped portion）。此外，一个或多个中继器可以在已知光电光配置中提供，该配置通过将光信号转换为电信号，处理电信号，然后重新传送光信号，从而重新生成光信号。
诸如中继器222-1、222-2....222-N等耦合到通信网络传送路径214的所有元件可由在电缆220的电力导线224上供应的恒定电流来串联供电。该恒定电流可由位于海岸站的并且在电缆220的对端由电力导线224耦合的已知电力馈电设备(PFE) 226、228来提供。PFE 226、228可以具有适合为可沿传送路径214的长度放置的装置供电的商业上可用的类型。在一个实施例中，电缆电力导线224可耦合到在一个海岸站的正极PFE端子，和在相对海岸站的负极PFE端子。在每个PFE 226、228，未连接到电缆电力导线224的端子可连接到例如海洋本身等地电势以使电路完整。
检测网络传送路径216可包括沿其长度的耦合器230-1...230-N以便将一个或多个检测器波长耦合到检测节点218-1...218-N和/或从这些检测节点耦合一个或多个检测器波长。耦合器230-1...230-N可包括任何已知配置以便将一个或多个检测器波长引导到检测节点218-1...218-N和/或从这些检测节点引导一个或多个检测器波长。在一个配置中，例如，耦合器230-1...230-N可配置为分支单元，它们例如通过物理上引导形成检测网络传送路径的一个或多个光纤到检测节点218-1...218-N、并且将来自检测节点的一个或多个光纤耦合回检测网络传送路径216而分割电缆220。其它已知配置可通过将形成检测网络传送路径的光纤上的光信号转换为电信号、使用分插复用器将到检测节点的路径上的信号分割和重新组合、然后重新转换回光信号来分割电缆。其它配置使用光分插复用器(OADM)将期望光载频引导到检测节点和/或从检测节点引导期望光载频。技术的组合也可以实现。
在一个实施例中，检测节点218-1...218-N在其上给出检测器信息的检测器波长可由例如耦合器218-1...218-N中和/或其它位置中布置的相关联光放大器沿检测网络传送路径214放大。在检测器波长的信号可还在或备选地在检测器节点218-1...218-N中放大或重新生成。例如，检测器节点218-1...218-N每个可包括应答器，其用于将检测器波长转换为电信号，将检测器信息给出到电信号上，将信号转换回光信号，并随后将信号在检测器波长给回到形成检测网络传送路径的一个或多个光纤上。
除耦合器、检测节点和/或放大器外，本领域技术人员将认识到，视系统特性和要求而定，其它有源和无源组件可耦合到检测网络传送路径216。耦合到检测网络传送路径216的所有元件可通过为耦合到通信系统网络的元件供电相同的方式由PFE 226、228在电缆220的电力导线224上供应的恒定电流来串联供电。
系统200可配置为长距离运输系统，例如，具有从海岸站202到海岸站204的超过大约400 km的长度，并且可跨越水体。在用于跨越水体（例如海洋）时，电缆220、中继器222-1、222-2....222-N和耦合器230-1...230-N可位于海底，并且电缆220可横跨海滩登陆处之间以从水体延伸，以便耦合到海岸站202和204。
为避免通信网络传送路径214中的过度复杂性，并且有利于在检测网络传送路径216中使用较简单和不昂贵的设备，检测网络传送路径216上的低比特率信号不可通过与通信网络传送路径214的高比特率信号相关联的元件来耦合，且反之亦然。检测网络传送路径216例如可绕过中继器222-1...222-N而不由通信网络传送路径214上放大信号的相同放大器来放大，并且通信网络传送路径214可绕过耦合器230-1...230-N而不分隔于到检测节点218-1...218-N的光纤路径上。保持通信网络传送路径214和检测网络传送路径216为完全分开的路径，这允许网元（中继器、重新生成器、均衡元件等）的分开优化和为与分开路径相关联的信号放置网元，并且也有利于使用来自不同供应商且具有不同性能参数的组件。利用共同的PFE和电缆可将带有分开的通信和检测网络的系统的安装和维护成本与复杂性降到最低。
检测网络传送路径216和通信网络传送路径214在本文中描述为由相同电缆220的光纤建立的完全分开的路径。然而，在一些情况下，最好是一个路径上的信号可通过与另一个路径相关联的组件来耦合。例如，在一些情况下，最好是可通过与检测节点218-1...218-N相关联的路径，将数据信道添加到通信网络传送路径214。此外，在一些情况下，最好是在与通信网络传送路径214相关联的一个或多个中继器中将来自检测网络传送路径216的信号放大。最好是也可使用通过通信网络传送的一个或多个WDM信道来监视一个或多个检测网络节点218-1...218-N的元件。与本公开一致的系统因此不限于其中检测网络传送路径216和通信网络传送路径214是完全分开的路径、其之间无信号耦合的系统。
因此，提供一种支持检测和通信网络的光通信系统。通信网络传送路径214和检测网络传送路径216可以是相同光纤电缆220的分开的光纤或光纤对所建立的分开的路径，并且耦合到通信网络传送路径214和检测网络传送路径216的所有元件可通过相同光纤电缆电力导线224由相同PFE 226、228来供电。
因此，根据本公开的一方面，提供一种光通信系统，包括：光通信系统，包括：光纤电缆，所述光纤电缆包括多个光纤；检测网络传送器，用于在包括所述多个光纤的至少第一光纤的检测网络传送路径上传送检测网络信号；耦合到检测网络传送路径的至少一个检测节点，该检测节点包括至少一个检测器，其配置成检测至少一个状况和以第一数据率在检测网络信号上提供表示检测到的状况的检测器数据；以及通信网络传送器，用于在包括所述多个光纤的至少第二光纤的通信网络传送路径上传送波分复用(WDM)信号；WDM信号的至少一个信道具有高于第一数据率的第二数据率。根据本公开的另一方面，提供一种光通信系统，包括：第一海岸站；第二海岸站；通过水体从第一海岸站延伸到第二海岸站的光纤电缆，该光纤电缆包括多个光纤和电力导线；检测网络传送器，用于在包括所述多个光纤的至少第一光纤的检测网络传送路径上传送检测网络信号；耦合到检测网络传送路径的至少一个检测节点，该检测节点包括至少一个检测器，其配置成检测至少一个状况和在检测网络信号上提供表示检测到的状况的检测器数据；检测网络接收器，耦合到检测网络传送路径以用于从检测网络传送路径接收检测网络信号；通信网络传送器，用于在包括所述多个光纤的至少第二光纤的通信网络传送路径上传送波分复用(WDM)信号；耦合到通信网络传送路径以便放大WDM信号的至少一个光放大器；通信网络接收器，耦合到通信网络传送路径以用于从通信网络传送路径接收所述WDM信号；以及电力馈电设备(PFE)，配置成用于在光纤电缆的电力导线上供应电流以用于向耦合到检测网络传送路径的至少一个检测节点和耦合到光通信网络传送路径的至少一个光放大器提供电力。
根据本公开的仍有的另一方面，提供一种提供支持检测和通信网络的光通信系统的方法，该方法包括：提供包括多个光纤的光纤电缆；建立包括所述多个光纤的至少第一光纤的检测网络传送路径；将至少一个检测节点耦合到检测网络传送路径，以用于检测至少一个状况，将检测器数据给出到检测网络信号上，检测器数据要在检测网络传送路径上以第一数据率来提供；以及建立包括所述光纤的至少第二光纤的通信网络传送路径，以用于携带波分复用(WDM)信号；该WDM信号的至少一个信道具有高于第一数据率的第二数据率。
本文中已描述的实施例只是几个实施例的一些实施例，它们利用本公开并且作为说明而不是限制在此陈述。在不本质地脱离本公开的精神和范围的情况下，可做出本领域技术人员将容易明白的许多其它实施例。

Claims (20)

1. 一种光通信系统，包括：
光纤电缆，所述光纤电缆包括多个光纤；
检测网络传送器，用于在包括所述多个光纤的至少第一光纤的检测网络传送路径上传送检测网络信号；
至少一个检测节点，耦合到所述检测网络传送路径，所述检测节点包括至少一个检测器，配置成检测至少一个状况并以第一数据率在所述检测网络信号上提供表示所述检测到的状况的检测器数据；以及
通信网络传送器，用于在包括所述多个光纤的至少第二光纤的通信网络传送路径上传送波分复用(WDM)信号；所述WDM信号的至少一个信道具有高于所述第一数据率的第二数据率。
2. 如权利要求1所述的光通信系统，所述系统还包括：
至少一个光放大器，耦合到所述通信网络传送路径以用于放大所述WDM信号；以及
电力馈电设备(PFE)，配置成用于在所述光纤电缆的电力导线上供应电流以用于向耦合到所述检测网络传送路径的所述至少一个检测节点和耦合到所述光通信网络传送路径的所述至少一个光放大器提供电力。
3. 如权利要求1所述的光通信系统，所述系统还包括耦合到所述检测网络传送路径的检测网络接收器以用于从所述检测网络传送路径接收所述检测网络信号。
4. 如权利要求1所述的光通信系统，所述系统还包括耦合到所述通信网络传送路径的通信网络接收器以用于从所述通信网络传送路径接收所述WDM信号。
5. 如权利要求1所述的光通信系统，其中所述第二数据率大约是10 GB/秒或更多，以及其中所述第一数据率减小至所述第二数据率的大约1/10。
6. 如权利要求1所述的光通信系统，所述系统还包括耦合到所述检测网络传送路径的至少一个耦合器以用于将来自所述检测网络传送路径的所述检测网络信号耦合到所述至少一个检测节点。
7. 如权利要求6所述的光通信系统，其中所述检测网络传送路径绕过所述至少一个光放大器，以及所述通信网络传送路径绕过所述至少一个耦合器。
8. 如权利要求1所述的光通信系统，其中所述光纤电缆对于大于大约400km的距离从第一海岸站延伸到第二海岸站。
9. 一种光通信系统，包括：
第一海岸站；
第二海岸站；
光纤电缆，通过水体从所述第一海岸站延伸到所述第二海岸站，所述光纤电缆包括多个光纤和电力导线；
检测网络传送器，用于在包括所述多个光纤的至少第一光纤的检测网络传送路径上传送检测网络信号；
至少一个检测节点，耦合到所述检测网络传送路径，所述检测节点包括至少一个检测器，配置成检测至少一个状况和在所述检测网络信号上提供表示所述检测到的状况的检测器数据；
检测网络接收器，耦合到所述检测网络传送路径以用于从所述检测网络传送路径接收所述检测网络信号；
通信网络传送器，用于在包括所述多个光纤的至少第二光纤的通信网络传送路径上传送波分复用(WDM)信号；
至少一个光放大器，耦合到所述通信网络传送路径以用于放大所述WDM信号；
通信网络接收器，耦合到所述通信网络传送路径以用于从所述通信网络传送路径接收所述WDM信号；以及
电力馈电设备(PFE)，配置成用于在所述光纤电缆的所述电力导线上供应电流以用于向耦合到所述检测网络传送路径的所述至少一个检测节点和耦合到所述光通信网络传送路径的所述至少一个光放大器提供电力。
10. 如权利要求9所述的光通信系统，其中所述WDM信号具有大约10 GB/秒或更多的数据率，以及其中所述检测网络信号具有减小至通信网络的所述比特率的大约1/10的数据率。
11. 如权利要求9所述的光通信系统，其中所述检测网络信号在单个波长上提供。
12. 如权利要求9所述的光通信系统，所述系统还包括耦合到所述检测网络传送路径的至少一个耦合器以用于将来自所述检测网络传送路径的所述检测网络信号耦合到所述至少一个检测节点。
13. 如权利要求12所述的光通信系统，其中所述检测网络传送路径绕过所述至少一个光放大器，以及所述通信网络传送路径绕过所述至少一个耦合器。
14. 如权利要求9所述的光通信系统，其中所述光纤电缆对于大于大约400km的距离从所述第一海岸站延伸到所述第二海岸站。
15. 一种提供支持检测和通信网络的光通信系统的方法，所述方法包括：
提供包括多个光纤的光纤电缆；
建立包括所述多个光纤的至少第一光纤的检测网络传送路径；
将至少一个检测节点耦合到所述检测网络传送路径，以用于检测至少一个状况，将检测器数据给出到检测网络信号上，所述检测器数据要在所述检测网络传送路径上以第一数据率来提供；以及
建立包括所述光纤的至少第二光纤的通信网络传送路径，以用于携带波分复用(WDM)信号；所述WDM信号的至少一个信道具有高于所述第一数据率的第二数据率。
16. 如权利要求15所述的方法，所述方法还包括：
将至少一个光放大器耦合到所述通信网络传送路径以用于放大所述通信网络传送路径上的波分复用(WDM)信号；以及
在所述光纤电缆的电力导线上供应电流以用于向所述至少一个检测节点和所述至少一个光放大器提供电力。
17. 如权利要求15所述的方法，其中所述第二数据率大约是10 GB/秒或更多，以及其中所述第一数据率减小至所述第二数据率的大约1/10。
18. 如权利要求15所述的方法，所述系统还包括将至少一个耦合器耦合到所述检测网络传送路径以用于将来自所述检测网络传送路径的所述检测网络信号耦合到所述至少一个检测节点。
19. 如权利要求18所述的方法，其中所述检测网络传送路径绕过所述至少一个光放大器，以及所述通信网络传送路径绕过所述至少一个耦合器。
20. 如权利要求15所述的方法，其中所述光纤电缆对于大于大约400km的距离从第一海岸站延伸到第二海岸站。
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