CN102938719B - 海底观测网络的多节点通信系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的海底观测网络的多节点通信系统包括设置在岸基的数据服务器，网页服务器，PTP时间服务器，核心3层交换机，第一分组光网络传输设备以及第一光放大器，设置在海底的第二光放大器、第二分组光网络传输设备、第三分组光网络传输设备以及N台2层交换机；第一、第二和第三分组光网络传输设备构建了环网形式的主干网，2层交换机连接海底观测设备。其中N个2层交换机划分成N个VLAN，数据服务器、网页服务器及PTP时间服务器各自划分成一个VLAN。该通信系统运行安全可靠，传输效率高，可以防止广播风暴，实现200km的远距离网络信号传输。
Description
技术领域
本发明涉及海底观测网络的多节点通信系统。
背景技术
海底观测网络的通信系统是为海底观测网进行数据传输提供服务的，其中岸基设备的供电由岸基供电提供，水下通信设备的供电由海底观测网专门的供电设备提供。在现有的一些海底观测网络通信系统中，其网络架构主要是链型的，即主干网是串联成一条线路的。这种方式可以借用上一个主节点作为下一主节点的传输中继，可延长网络距离。但这种方式也存在的致命弱点，就是当网络中任意一个主节点出现故障的时候，其后面的主节点会全部失效。采用链路型还有一个主要因素，是因为现有的传输设备最远只能直接传输120km，对于接近200km的距离是无法直接传输的，只能靠上一节点作为中继，因此具备远距离传输能力的网络能够大大提高网络的性能。与此同时，目前的海底观测网络的通信系统结构太单一，容易引起广播风暴，对于数据流的控制以及效率都存在问题。目前很多的海底观测网络通信系统无法提供精确的时钟同步信息，使得网络获得的数据无法挂上精确的时间标签。因此，设计一种高可靠性，高传输效率，具有精确时钟信息的海底观测网络多节点通信系统是有必要的。
发明内容
本发明的目的是提出一种高可靠，高传输效率，具有精确时钟信息的海底观测网络多节点通信系统，为海底观测网的不同节点搭建通信平台。
本发明的海底观测网络的多节点通信系统包括设置在岸基的数据服务器，网页服务器，PTP时间服务器，核心3层交换机，第一分组光网络传输设备以及第一光放大器，设置在海底的第二光放大器、第二分组光网络传输设备，第三分组光网络传输设备以及N台2层交换机，2≤N≤24，上述的第二光放大器、第二分组光网络传输设备、第三分组光网络传输设备和2层交换机各自安装在具有水密接插通信接口的钛合金腔体中；核心3层交换机的二个千兆电接口分别与数据服务器的千兆电接口和第一分组光传输设备的千兆电接口相连，核心3层交换机的二个百兆电接口分别与网页服务器的百兆电接口和PTP时间服务器的百兆电接口相连，第一分组光传输设备的一个千兆光口输出端与第一光放大器的千兆光口输入端相连，第一光放大器的千兆光口输出端与第三分组光传输设备的千兆光口输入端相连，第三分组光传输设备的千兆光口输出端与第二光放大器的千兆光口输入端相连，第二光放大器的千兆光口输出端与第一分组光传输设备的千兆光口输入相连，第三分组光传输设备与第一分组光传输设备通过千兆光口相连，第二分组光传输设备的百兆电接口和第三分组光传输设备的百兆电接口各自与N/2台2层交换机连接，第二分组光传输设备的千兆光口与第三分组光传输设备的千兆光口相连。
本发明中，所述的核心3层交换机、第一分组光网络传输设备、第二分组光网络传输设备和第三分组光网络传输设备均支持IEEE802.1Q协议以及IEEE1588V2协议。所述的PTP时间服务器和2层交换机支持IEEE1588V2协议。其中，IEEE802.1Q协议用以支持VLAN的配置，IEEE1588V2协议用以支持PTP时间同步功能。
本发明中，所述的2层交换机上对端口进行IP+MAC地址访问列表的设置，使得只有具备被海底观测网授权的IP+MAC地址的设备才能够接入到本通信系统中。
工作原理：海底观测网络的多节点通信系统以第一分组光网络传输设备，第二分组光网络传输设备和第三分组光网络传输设备组成的环网为主干网，核心3层交换机、第一分组光网络传输设备、第二分组光网络传输设备、第三分组光网络传输设备和2层交换机均需要开启生成树功能，将接到第二分组光网络传输设备的N/2个2层交换机划分成N/2个VLAN（虚拟局域网），接到第三分组光网络传输设备的N/2个2层交换机划分成另N/2个VLAN，各台2层交换机分别连接海底观测设备，与此同时，数据服务器，网页服务器和PTP时间服务器将各自划分为1个VLAN，核心3层交换机为每个VLAN配置一个IP接口（即对应VLAN的网关IP地址），用以实现不同VLAN的访问控制。当数据服务器需要和连接在第二分组光网络传输设备的海底观测设备进行通信时，数据服务器先发送请求数据包，该数据包将依次通过核心3层交换机、第一分组光网络传输设备、第二分组光网络传输设备和2层交换机，最后到达相连接的目的海底观测设备，海底观测设备接受到数据服务器的请求数据包后会发送应答包，将自己的应答数据包沿请求数据包的路线反向传输，传给数据服务器。其中，数据服务器与连接到第三分组光网络传输设备的海底观测设备是进行200km左右远距离通信的，第一分组光网络传输设备和第二分组光网络传输设备之间的双向通信需经过第一光放大器和第二光放大器对光网络信号进行光能量放大，用以克服长距离线路给光信号带来的衰减。PTP时间服务器为整个多节点通信系统提供了一个精确的时间信号，当有连接在第二分组光网络传输设备上的海底观测设备需要获取精确时间的时候，该海底观测设备将向PTP时间服务器发送时间请求包，该请求包将依次通过2层交换机、第二分组光网络传输设备、第一分组光网络传输设备、核心3层交换机到达PTP时间服务器。PTP时间服务器在接到海底观测设备的请求包后，会发送携带时间信息的应答包，该应答包会沿着请求包的反向线路传输，到达发送请求的海底观测设备，海底观测设备将从应答包中解析出时间信号。
本发明的有益效果在于：
本发明的海底观测网络的多节点通信系统呈环网拓扑结构，其核心3层交换机，第一、第二、第三分组光网络传输设备和2层交换机上已开启的生成树功能，能够为环网中的数据包传输提供最佳的路径并提高通信可靠性。例如当直接连接第一分组光网络设备和第二分组光网络设备的光纤出现问题的时候，该段线路将无法传输数据包，此时环网的结构就发挥作用了，数据包会依次沿第一、第三、第二分组光网络传输设备的路径传输到第二分组光网络传输设备上的2层交换机，使得第一分组光网络设备和第二分组光网络传输设备仍然能继续通信。当连接第一分组光网络设备和第三分组光网络设备的光纤出现故障时，通过环网结构同样能实现继续通信。环网的好处在于当其中任意一个通信线路失效的时候，还有另外一条线路有效，同样能保证通信的有效，提高了可靠性。
本发明通信系统采用分组光网络传输设备配合光放大器的方式，可以实现200km的远距离网络信号传输。此外，在通信系统引入PTP时间服务器，可为整个通信网络提供精确的时间。将N个2层交换机划分成N个VLAN，将数据服务器，网页服务器，PTP时间服务器各自划分成一个VLAN，有利于提高通信系统的可靠性，通信效率，防止广播风暴。
附图说明
图1为海底观测网络的多节点通信系统构成示意图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明。
参照图1. 本发明的海底观测网络的多节点通信系统包括设置在岸基的数据服务器1，网页服务器2，PTP时间服务器3，核心3层交换机4，第一分组光网络传输设备5以及第一光放大器6，设置在海底的第二光放大器7、第二分组光网络传输设备8，第三分组光网络传输设备9以及N台2层交换机10，2≤N≤24，上述的第二光放大器7、第二分组光网络传输设备8、第三分组光网络传输设备9和2层交换机10各自安装在具有水密接插通信接口的钛合金腔体中；核心3层交换机4的二个千兆电接口分别与数据服务器1的千兆电接口和第一分组光传输设备5的千兆电接口相连，核心3层交换机4的二个百兆电接口分别与网页服务器2的百兆电接口和PTP时间服务器3的百兆电接口相连，第一分组光传输设备5的一个千兆光口输出端与第一光放大器6的千兆光口输入端相连，第一光放大器6的千兆光口输出端与第三分组光传输设备9的千兆光口输入端相连，第三分组光传输设备9的千兆光口输出端与第二光放大器7的千兆光口输入端相连，第二光放大器7的千兆光口输出端与第一分组光传输设备5的千兆光口输入相连，第二分组光传输设备8与第一分组光传输设备5通过千兆光口相连，第二分组光传输设备8的百兆电接口和第三分组光传输设备9的百兆电接口各自与N/2台2层交换机10连接，第二分组光传输设备8的千兆光口与第三分组光传输设备9的千兆光口相连。
上述的第一、第二、第三分组光网络传输设备均可采用Alcatel公司的型号是1850TSS-5C的设备，2层交换机可采用思科公司的IE3000-8TC型号交换机，第一、第二光放大器均可采用光讯科技公司的EDFA-BA型号光放大器。
Claims (1)
1.海底观测网络的多节点通信系统，其特征是包括设置在岸基的数据服务器（1），网页服务器（2），PTP时间服务器（3），核心3层交换机（4），第一分组光网络传输设备（5）以及第一光放大器（6），设置在海底的第二光放大器（7）、第二分组光网络传输设备（8），第三分组光网络传输设备（9）以及N台2层交换机（10），2≤N≤24，上述的第二光放大器（7）、第二分组光网络传输设备（8）、第三分组光网络传输设备（9）和2层交换机（10）各自安装在具有水密接插通信接口的钛合金腔体中；核心3层交换机（4）的二个千兆电接口分别与数据服务器（1）的千兆电接口和第一分组光传输设备（5）的千兆电接口相连，核心3层交换机（4）的二个百兆电接口分别与网页服务器（2）的百兆电接口和PTP时间服务器（3）的百兆电接口相连，第一分组光传输设备（5）的一个千兆光口输出端与第一光放大器（6）的千兆光口输入端相连，第一光放大器（6）的千兆光口输出端与第三分组光传输设备（9）的千兆光口输入端相连，第三分组光传输设备（9）的千兆光口输出端与第二光放大器（7）的千兆光口输入端相连，第二光放大器（7）的千兆光口输出端与第一分组光传输设备（5）的千兆光口输入相连，第二分组光传输设备（8）与第一分组光传输设备（5）通过千兆光口相连，第二分组光传输设备（8）的百兆电接口和第三分组光传输设备（9）的百兆电接口各自与N/2台2层交换机（10）连接，第二分组光传输设备（8）的千兆光口与第三分组光传输设备（9）的千兆光口相连。
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