CN103688021A - 海底通信系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种海底通信系统。该海底通信系统的海底功率分配模块适合于被连接到顶侧装置的顶侧电源并将从顶侧电源接收到的电功率分配给海底模块。到海底功率分配模块的第一通信连接适合于提供与顶侧装置的数据通信。提供了海底功率分配模块与海底模块之间的第二通信连接。该海底功率分配模块能够经由第二通信连接将在第一通信连接上接收到的数据通信转送到海底模块。

Description

海底通信系统

技术领域

本发明涉及一种包括海底功率分配模块的海底通信系统，以及一种操作海底通信系统的方法。

背景技术

在海上石油和天然气生产中常常使用石油平台。在海上石油平台的操作中，可能需要在水下安装电子设备，例如以便控制海底采油树或海底防喷装置的功能。最近，正在建立海底处理设施，其中，诸如电动泵和气体压缩机之类的处理设备被重新定位到大洋底。海底处理设施能够配备有电网以及控制、监视和通信系统。

在这两个示例中，在大洋底处提供海底装置。海底装置包括能够从顶侧（topside）装置监视和/或控制的电子设备，所述顶侧装置可以包括顶侧控制系统，并且其可以基于海船（例如，舰艇或平台）或者可以基于岸上。海底装置能够例如包括井控制模块（WCM）或歧管控制模块（MCM），其可以从顶侧装置接收命令，或者其可以向顶侧装置发射信息。

在常规系统中，顶侧控制系统与海底装置的此类模块之间的通信一般基于AFSK（音频频移键控）调制解调器标准，诸如Bell 202。通过在顶侧控制系统处使用Bell 202调制解调器并在连接到相应的海底模块的海底装置处使用另一Bell 202调制解调器，能够实现以半双工的约1200波特的数据传输速率。如果若干个Bell 202海底调制解调器被连接到顶侧调制解调器，则能够针对每个海底调制解调器实现1200波特除以海底调制解调器的数目的数据传输速率。该数据传输因此是相当慢的，并且不能容易地被升级。

存在对监视和控制海底装置的增加的需求，其要求较高带宽以便在海底和顶侧装置之间传输传感器的数据和/或控制信号。更新现有基础设施（例如，海底控制模块的调制解调器和管道（umbilical）中的数据线）是非常成本密集的过程。

发明内容

相应地，存在对用较高的带宽实现数据通信且能够被成本高效地实现的改进海底通信系统的需要。

此需要由独立权利要求的特征满足。从属权利要求描述了本发明的实施例。

本发明的实施例提供了一种海底通信系统，其包括适合于被连接到顶侧装置的顶侧电源并将从顶侧电源接收到的电功率分配到海底模块的海底功率分配模块。海底通信系统还包括适合于提供与顶侧装置的数据通信的到海底功率分配模块的第一通信连接和在海底功率分配模块与海底模块之间的第二通信连接。海底功率分配模块被配置成经由第二通信连接将在第一通信连接上接收到的数据通信转送到海底模块。其还被配置成向海底模块供应电功率以用于操作海底模块。

因此能够提供经由海底功率分配模块延伸的第二通信路径。可以维持现有通信路径。相应地，当将包括此类海底功率分配模块和多个海底模块的海底装置升级时，可以出于通信和功率供应目的简单地将升级海底模块连接到海底功率分配模块，使其余通信基础设施不受影响。因此变得能够在几年的时间范围内将海底装置升级，因为可以将单独的模块升级到更快的通信技术，新的通信路径实现旧通信系统和新通信系统的共存。

在实施例中，能够用电缆来连接海底功率分配模块和海底模块，该电缆提供第二通信连接，并且还提供海底功率分配模块与海底模块之间的电源连接，海底功率分配模块使用该电源连接向海底模块供应电功率。单个电缆连接因此可能足以为海底模块供应电功率和用于数据通信的连接。

可以在电缆中的不同物理线上提供第二通信连接和电源连接。在其它实施例中，可以将同一物理线用于数据通信和功率传输，例如通过使用电力线通信方案等。在其它实施例中，可以在海底功率分配模块与海底模块之间提供两个单独的电缆。

海底通信系统可以包括第二通信连接中的两个或更多，其中将海底功率分配模块连接到一个海底模块多个海底模块的每个第二通信连接可以例如经由第二通信连接以星形拓扑连接到海底功率分配模块。海底功率分配模块能够被配置成经由相应的第二通信连接将在第一通信连接上接收到的数据通信分配给海底模块。因此可以用利用新通信路径以用于数据通信的多个新海底模块将海底装置升级。

海底功率分配模块可以例如包括用于经由两个或更多第二通信连接将在第一通信连接上接收到的数据通信分配给两个或更多海底模块的开关、访问乘法器（access multiplier）或集线器。可以将海底功率分配模块配置成根据广播方案（诸如多分支方案）来分配数据通信，或者将数据通信转送到单独模块，例如对应于点对点通信方案。

在实施例中，海底通信系统包括被布置在海底模块中的第一类型的海底调制解调器，该海底通信系统被配置成使得第一类型的海底调制解调器能够经由海底功率分配模块及第一和第二通信连接来执行与顶侧装置处的第一类型的顶侧调制解调器的数据通信。第一类型的调制解调器可以例如是高速调制解调器。经由第二通信连接被连接到海底功率分配模块的每个海底模块可以包括第一类型的此类海底调制解调器。顶侧和海底调制解调器两者属于第一类型的事实并不意味着其不得不是相同或同一模型，其简单地意指其使用实现顶侧与第一类型的海底调制解调器之间的数据通信的兼容通信方案。

请注意，还可设想其它配置，例如在海底功率分配模块中提供第一类型的海底调制解调器和提供海底功率分配模块与海底模块之间的不同类型的通信连接，例如网络连接。

在实施例中，海底通信系统还包括提供到顶侧装置的顶侧通信连接的海底信号分配模块，其中，第一通信连接是海底信号分配模块与海底功率分配模块之间的连接。顶侧通信连接能够例如由将海底信号分配模块连接到顶侧装置的管道的物理通信线路来提供。海底通信系统可以包括第一类型的海底调制解调器，该第一类型的海底调制解调器被布置在海底模块、海底功率分配模块或海底信号分配模块中。海底信号分配模块可以被配置成将从第一类型的顶侧调制解调器接收到的数据通信转送到第一类型的海底调制解调器，并且将从第二类型的顶侧调制解调器接收到的数据通信分配给被布置在相应的海底模块中并被连接到海底信号分配模块的第二类型的一个或多个海底调制解调器。第一类型的顶侧和海底调制解调器可以适合于以比第二类型的顶侧和海底调制解调器更高的数据传输速率来执行数据通信。第一类型的调制解调器可以被称为高频（或高速）调制解调器，而第二类型的调制解调器可以被称为低频（或低速）调制解调器。

在此类配置中，能够借助于将海底信号分配模块连接到顶侧装置的管道中的单个物理通信线路来建立两个独立海底通信分配路径。海底信号分配模块能够将通信分配到正确的接收方，并且可以从同一物理通信线路上的两个类型的调制解调器向顶侧装置发射消息。海底信号分配模块可以具有到海底模块的直接通信连接，每个包括第二类型的海底调制解调器。其可以将从第二类型的顶侧调制解调器接收到的数据通信分配给这些连接的海底模块。来自第一类型的顶侧调制解调器的消息可以被简单地转送到海底功率分配模块，其能够经由第二通信连接来执行数据通信到海底模块的分配，如上所述。再次地，应注意的是，海底信号分配模块可能已经包括第一类型的海底调制解调器，并且可以使用诸如网络通信之类的其它类型的通信来经由第一通信连接、海底功率分配模块和第二通信连接将数据通信转送到海底模块。能够根据应用来选择特定实现方式，其可以例如取决于不同模块之间的距离和预期干扰。

第一类型的海底调制解调器能够适合于使用正交频分复用（OFDM）方案来执行与第一类型的顶侧调制解调器的数据通信。

第一类型的顶侧和海底调制解调器可以例如适合于使用位于约50 kHz至约10 MHz的范围内的频带用于通信，该频带被划分成频率复用信道，其中每个信道具有预定频率带宽。每个信道的带宽可以例如为约3至5 kHz。可以提供总共100至300个信道。使用此类方案具有如下优点：如果特定信道变得受干扰等影响，则其它信道仍然可以被用于数据传输，因此维持传输速率。因此，使用第一类型的顶侧和海底调制解调器可以实现约0.5 Mbps（每秒兆位）或者甚至在1 Mbps以上的数据传输速率。

第二类型的顶侧和海底调制解调器可以被配置成使用音频频移键控（AFSK）通信方案来进行通信。第二类型的顶侧和海底调制解调器可以例如为Bell 202兼容调制解调器。第二类型的海底调制解调器可以以星形拓扑连接到海底信号分配模块。第二类型的顶侧和海底调制解调器可以适合于使用多分支通信方案来进行通信。

在实施例中，第一类型的海底和顶侧调制解调器在第一频带中进行通信，该第一频带比其中第二类型的顶侧和海底调制解调器正在进行通信的第二频带更高。海底信号分配模块可以包括频率复用器，特别是频率双工器，其适合于将第一和第二频带组合和/或分裂，从而在将海底信号分配模块连接到顶侧装置的单个通信线路上实现第一频带中的第一类型的顶侧调制解调器与第一类型的海底调制解调器的数据通信和第二频带中的第二类型的顶侧调制解调器与第二类型的海底调制解调器的数据通信。

通过利用不同的频带，新通信系统到现有海底装置中的实现并未干扰第二类型的调制解调器之间的通信。此外，能够由第一类型的调制解调器通过利用较高频带（特别是与上述OFDM通信方案相组合）来实现高数据传输速率。通过使用不同的频带，同一物理通信线路能够被两个类型的调制解调器使用，使得现有管道能够被现有通信系统和升级通信系统两者使用，由此减少用于升级的成本。在顶侧装置处，能够提供类似的频率复用器（特别是频率双工器），以便将在不同频带中接收到的数据通信分配给适当类型的顶侧调制解调器，并且将从不同类型的顶侧调制解调器接收到的数据通信相组合以用于其在不同频带中的在管道的单个通信线路上的传输。作为示例，可以在海底信号分配模块中和在顶侧装置处提供无源双工器。

请注意，该数据通信并不需要在整个相应的频带上发生，而是可以在位于相应的频带中的特定频率处发生。

在实施例中，第一和第二频带被配置成使得其并不重叠。第一频带可以例如位于阈值频率以上，而第二频带可以位于此阈值频率以下。阈值频率可以位于约10 kHz至约150 kHz的范围内。因此可以避免不同频带中的通信信号的干扰。

第一频带可以例如被包括在约50 kHz至约10 MHz的范围内。第二频带可以例如被包括在约1 kHz至约5 kHz的范围内。通过利用位于第一频带中的频率，第一类型的调制解调器能够以相对高的数据传输速率来执行数据通信。

可以将海底功率分配模块配置成从而为海底模块中的每一个供应电功率。这些可以是包括第一类型的海底调制解调器并被连接到海底功率分配模块的海底模块或者包括第二类型的海底调制解调器并出于通信的目的被连接到海底信号分配模块的海底模块。

海底模块、海底功率分配模块和/或海底信号分配模块可以是海底装置的一部分。这些模块中的每一个可以适合于在超过1000、2000或者甚至超过3000米的海深度处（例如在约1000米与约4000米之间的海深度处）操作。

经由第二通信连接被连接到海底功率分配模块的海底模块可以是井控制模块（WCM）、歧管控制模块（MCM）或将在海底安装的另一类型的海底模块。

海底功率分配模块还可以包括变压器。可以例如经由管道的电功率传输线路来将变压器的一次侧连接到顶侧装置。可以例如通过上述电源连接来将变压器的二次侧连接到海底模块。海底功率分配模块可以包括多个变压器，每个向连接的海底模块供应电功率。在一次侧上，能够将多个变压器连接在一起，其中管道的电源线路被端接在接头中。

本发明的另一实施例提供了一种操作海底通信系统的方法。该海底通信系统包括适合于被连接到顶侧装置的顶侧电源并将从顶侧电源接收到的电功率分配给海底模块的海底功率分配模块。在该方法中，在海底功率分配模块处在第一通信连接上接收来自顶侧装置的数据通信。在第二通信连接上将接收到的数据通信从海底功率分配模块转送到海底模块。在该方法的另一步骤中，海底功率分配模块向海底模块供应电功率以用于操作海底模块。请注意，可以在第一步骤期间连续地执行第二步骤。

该方法提供了与上文关于海底通信系统进一步概述的那些优点类似的优点。

在该方法的实施例中，接收到的数据通信到海底模块的转送和电功率到海底模块的供应是使用将海底功率分配模块连接到海底模块的同一电缆来执行的。相应地，不需要其它电缆用于经由海底功率分配模块来实现新通信路径。

在另一实施例中，海底通信系统还包括经由第一通信连接被连接到海底功率分配模块的海底信号分配模块。在该方法的另一步骤中，在第一通信连接上将由海底信号分配模块从顶侧装置接收到的数据通信由该海底信号分配模块转送到海底功率分配模块。

在第一通信连接上转送的数据通信可以是从第一类型的顶侧调制解调器接收到的，并被转送到第一类型的海底调制解调器。在该方法中，可以在海底信号分配模块处从第二类型的顶侧调制解调器接收数据通信，并且可以将该数据通信转送到被包括在海底模块中的连接到海底信号分配模块的第二类型的海底调制解调器。

因此可以通过使用管道的单个物理通信线路来实现两个通信路径。

可以由海底信号分配模块来执行数据通信到第一类型的海底调制解调器或到第二类型的海底调制解调器的转送，与其中接收数据通信的频带无关。出于此目的，海底信号分配模块可以包括频率复用器，特别是双工器，其能够适合于执行转送，例如通过将用于由不同类型的调制解调器进行的通信的两个频带分离。

可以由海底通信系统的上述实施例中的任一个来执行该方法。

上述本发明的实施例的特征和有待在下面被解释的那些特征能够被相互组合，除非被相反地指出。

附图说明

根据结合附图阅读的以下详细描述，本发明的前述及其它特征和优点将变得进一步显而易见。在附图中，类似的附图标记引用类似的元件。

图1是图示出根据实施例的海底通信系统的示意性框图。

图2是图示出可以在海底通信系统的实施例中使用的频率复用器的配置的示意性框图。

图3是图示出海底数据通信系统的实施例的示意性框图，其中示出了数据通信到具有第一类型的海底调制解调器的海底模块和到具有第二类型的海底调制解调器的海底模块的分配。

图4是图示出根据本发明的实施例的方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，更详细地描述在附图中图示出的实施例。应清楚的是，以下描述仅仅是说明性的而非限制性的。附图仅仅是示意性表示，并且附图中的元件不一定相互按比例。

图1图示出根据本发明的实施例的海底通信系统10。用海底通信系统10，可以将现有海底通信系统升级。

在图1的示例中，顶侧装置11（例如，顶侧控制系统）借助于被耦合到海底装置12的管道13。顶侧控制系统11可以包括一个或多个数据处理系统，诸如从海底装置12接收数据或者向海底装置12发布控制命令的计算机（未示出）。顶侧控制系统11可以例如被安装在海船（诸如钻探船或石油平台）上，或者其可以被安装在岸上站点处。为了执行与海底装置12的数据通信，顶侧控制系统11包括顶侧低频调制解调器21（第二类型的调制解调器）。顶侧低频调制解调器21可以例如根据AFSK标准进行操作。调制解调器21从数据处理单元（未示出）接收数字信号，并且根据数字数据对模拟信号进行调制以便发射数字数据。反之亦然，其将接收到的模拟信号解调并向数据处理单元（例如，计算机系统）供应相应的数字数据。

海底装置12可以是井口组件、海底生产设施等的一部分。其包括海底低频调制解调器22（第二类型的海底调制解调器），该海底低频调制解调器22均被包括在海底模块20（例如，井控制模块（WCM）或歧管控制模块（MCM））中。在图1中所图示的示例中，海底装置12包括具有被耦合到信号分配模块40的海底低频调制解调器22的三个海底模块20。顶侧低频调制解调器21通过在顶侧通信连接（在这里被实现为管道13中所包括的数据传输线路14）上以调制信号的形式发射数据通信来与海底低频调制解调器22中的一个或每一个通信。数据传输线路14是物理线路，诸如专用于数据通信（特别是调制信号）的传输的铜线。在其它实施例中，数据传输线路14可以被用来在管道13中执行其它功能。

调制解调器21和22被称为“低频”调制解调器，因为它们通过使用比被调制解调器31和32用于通信的频率范围更低的频率范围来相互通信，该调制解调器31和32因此被称为高频调制解调器（第一类型的调制解调器）。调制解调器21和22可以根据AFSK标准（特别是与Bell 202兼容的标准）进行操作。调制解调器21和22可以例如使用用于标记的1200 Hz音频（通常为二进制一）和用于空间的2200 Hz音频（通常为二进制零）。在此类配置中，单个顶侧低频调制解调器21与单个海底低频调制解调器22之间的数据传输速率可以位于1000和5000波特之间的范围内，例如在1200波特和半双工下。随着针对所有低频调制解调器22的数据通信在同一顶侧通信连接14上运行，数据传输速率针对数目增加的安装的海底低频调制解调器22而降低。通过将例如10个低频调制解调器22耦合到数据传输线路14以便控制相应数目的WCM或MCM，这些单元中的每一个只能以120波特的数据吞吐量与顶侧控制中心通信。这是相当低的数据传输速率，其导致在海底装置12处上传数据或接收控制命令所需的增加的时间量。

当安装新单元（诸如WCM和MCM单元）时，期望增加数据传输的带宽。在图1的实施例中，因此提供海底通信系统10，其在顶侧控制中心11处包括顶侧高频调制解调器31并在海底装置12处包括海底高频调制解调器32。海底通信系统10提供与低频调制解调器21和22的现有通信路径无关的新通信路径。海底通信系统10因此实现已经存在的通信结构（由低频调制解调器21和22实现）和新通信结构（由高频调制解调器31和32实现）的共存。

在图1中所图示的实现方式中，海底通信系统10包括海底功率分配模块50。海底功率分配模块50被顶侧电源连接15连接到顶侧装置11中所包括的顶侧电源51，该顶侧电源连接15能够由被包括在管道13中的电源电缆来实现。通信连接14和电源连接15能够例如由同一管道13的不同电缆来实现。在海底信号分配模块40与海底功率分配模块50之间提供了第一通信连接61。海底功率分配模块50还具有到包括海底高频调制解调器32的海底模块30的第二通信连接62。这样，建立了经由第一通信连接61、海底功率分配模块50和第二通信连接62的新数据传输路径，使用其海底模块30的调制解调器能够与顶侧高频调制解调器31通信。

虽然在图1中未图示出，但应清楚的是，可以将均包括海底高频调制解调器32的多个海底模块30连接到海底功率分配模块50。此类海底模块30中的每一个能够具有第二通信连接62，其借助于该第二通信连接62被耦合到海底功率分配模块50。海底功率分配模块50然后适合于在与之相连的不同海底模块30之间分配数据通信。下面关于图3进一步更详细地对此进行解释。

海底功率分配模块50的主要功能是电功率到海底装置12的海底模块20和30的分配。海底功率分配模块50经由电源连接15被连接到顶侧装置11中所包括的顶侧电源51。海底功率分配模块50包括用于将电压（在该电压下从顶侧装置供应电功率）变换成海底模块20、30进行操作所需的电压的变压器。单个变压器可以为多个海底模块20、30供应电功率，或者可以为海底模块20、30中的每一个提供变压器。

在特定示例中，从被包括在海底功率分配模块50中的变压器的二次侧为海底模块20、30中的每一个馈送电功率。从顶侧电源51输送的电压可以是100至几百伏的AC电压，例如110V AC。海底模块可以用在10至100V AC范围内（例如在24V AC下）的电压进行操作。用于每个海底模块20、30的变压器的一次侧能够在海底功率分配模块50中被连接在一起，并且电源连接15能够被端接在此接头中。

海底模块20、30中的每一个经由电源连接63被连接到海底功率分配模块50。海底模块20、30中的每一个根据在连接63上供应的电功率进行操作。该连接能够由从功率分配模块50延伸至海底模块20、30中的每一个的海底电缆来实现。如果安装了包括高频调制解调器32的新海底模块30，则能够经由实现通信连接62和电源连接63两者的电缆（例如，经由在电缆中延伸的不同物理线路）来将新模块30连接到海底功率分配模块50。因此可以减少到新安装的海底模块30的电缆连接的数目，因为不需要到海底信号分配模块40的单独连接。在其它实现方式中，两个单独电缆可以在海底功率分配模块50与海底模块30之间延伸。

可以类似地借助于使用海底电缆的电缆连接来实现海底信号分配模块40与海底功率分配模块50之间的第一通信连接61。如果两个模块40和50被集成在公共外壳（例如，耐压力或压力补偿容器）内，则能够使用常规电缆连接。

在图1的实施例中，低频调制解调器21和22及高频调制解调器31和32双方通过同一顶侧通信连接14进行通信，其能够被实现为在管道13中延伸的单个物理线路，例如铜线。为了实现通过同一通信线路对两个类型的调制解调器的通信信号的传输，顶侧装置11和海底信号分配模块40两者包括频率复用器41，特别是频率双工器。高频调制解调器31和32在比被低频调制解调器21和22用于通信的频率更高的频带中进行通信。在顶侧通信连接14的每个末端处，双工器将从两个类型的调制解调器接收到的信号相加以用于公共通信连接14上的传输，或者根据其频率将在公共通信连接14上接收到的信号分离并将其转送到相应的调制解调器。

此类频率复用器41能够借助于高频滤波器和低频滤波器或带通滤波器来实现。在图2中图示出了可以在图1的顶侧装置11和海底信号分配模块40中使用的双工器的可能实现方式。

图2的双工器41能够被用作顶侧装置11中的顶侧双工器和海底信号分配模块40中的海底双工器两者。双工器41包括朝向相应的低频调制解调器（21或22）的第一接口45和朝向相应的高频调制解调器（31或32）的第二接口46。请注意，在例如海底双工器与相应的调制解调器之间，可以耦合将接收到的信号分配给相同类型的其它调制解调器的部件。双工器包括朝向顶侧通信连接14的第三接口47。在接口45和47之间，耦合有低通或带通滤波器42，该低通或带通滤波器42使低频调制解调器21和22使用其进行通信的频率范围的频率通过。在上文进一步描述的低频调制解调器的配置中，低通或带通滤波器42可以例如使1200和2200 Hz信号通过。

在接口46和47之间，耦合有高通或带通滤波器43，其适合于使由高频调制解调器31和32用于通信的频率范围的频率通过。高通或带通滤波器43可以例如适合于使位于约50 kHz至约10 MHz的频率范围内的频带（特别是OFDM通信方案的频带）通过。

部件44（加法器/分裂器）将从滤波器42、43接收到的信号组合或者将从顶侧通信连接14接收到的信号分裂。图2中所示的箭头图示出其中从高频和低频调制解调器接收到数据通信信号使得单元44充当组合器/加法器的情况。其将信号加和并且经由接口47将这些信号供应给顶侧通信连接14。在其中从顶侧通信连接14接收到数据通信信号的情况下，不得不使箭头相反。在最简单的配置中，单元44可以简单地是将顶侧通信连接14与两个滤波器42和43相连的分支点。

应清楚的是，可设想顶侧和海底双工器41的其它配置。特别地，可以使用本领域中已知的任何双工器。

在操作中，同时从高频调制解调器31/32和低频调制解调器21/22接收到的数据通信信号被双工器41复用到顶侧通信连接14上，其中在顶侧通信连接14的另一侧上的双工器将组合信号解复用，并将解复用数据通信信号供应给相应的高频或低频调制解调器。由于在不同的频率范围内发射不同类型的调制解调器的数据通信信号，所以它们并不干扰且不会使通信退化。相应地，用现有管道并且不需要替换顶侧和海底低频调制解调器21和22，就能够在顶侧装置11与海底装置12之间建立高速数据传输。

顶侧和海底双工器41实现通过单个顶侧通信连接14对两个类型的调制解调器的通信信号的同时传输。虽然在本文中所公开的实施例中，顶侧和海底双工器具有类似配置，但应清楚的是，在其它实施例中，它们可以具有不同配置。双工器41能够被实现为无源模拟设备。这意味着它们并不执行单独的分裂和组合步骤，而是被简单地耦合在相应的两个调制解调器与顶侧通信连接14之间并执行不同频率范围的数据通信信号的模拟分裂和组合。在其它实施例中，可以执行数据通信信号的数字相加/分离。

图3图示出采用略有不同的配置的图1的海底通信系统10，其中，包括高频海底调制解调器32的多个海底模块被耦合到海底功率分配模块50。海底低频调制解调器22和海底高频调制解调器32均被包括在海底模块（类似于图1的海底模块20和30）中。出于全面表现的目的，在图3中未明确地示出海底模块和海底功率分配模块50与海底模块之间的电源连接。上文关于图1和2给出的解释也适用于在图3中所图示的海底通信系统10。

在图3中，更详细地图示出海底装置12处的从顶侧高频调制解调器和低频调制解调器31、21接收到的数据通信的分配。海底信号分配模块40包括将从低频顶侧调制解调器41接收到的数据通信分配给海底低频调制解调器22（并且反之亦然，将从低频调制解调器22接收到的数据通信转送到双工器41）的低频分配单元48。在其最简单形式中，能够将低频分配单元48实现为将通信线路连接到不同海底低频调制解调器22的分支点。这特别在低频调制解调器使用多分支通信方案进行通信的情况下是可能的。还可设想其它配置，其中，低频分配单元48例如被实现为集线器、交换机、访问乘法器等。

借助于高频分配单元58将被海底信号分配模块40中所包括的海底双工器41转送到海底功率分配模块50的数据通信分配在不同的海底高频调制解调器32之中。高频分配单元58包括朝向海底高频调制解调器32的多个接口，该高频分配单元58经由相应的第二通信连接62连接到海底高频调制解调器32。在图3中所图示的实施例中，高频分配单元58适合于实现顶侧高频调制解调器31与海底高频调制解调器32中的每一个之间的点对点连接。高频分配单元58可以例如被实现为访问乘法器。借助于相应的通信方案，还可设想高频分配单元58的其它实现方式，诸如作为集线器、交换机等的实现方式。请注意，还能够通过在顶侧装置11处使用相应的高频分配单元来提供若干高频顶侧调制解调器31。高频分配单元58本身可以充当其接口中的每一个上的调制解调器，由此实现单个通信连接61和14上的不同海底高频调制解调器32与一个或多个顶侧高频调制解调器31的几乎同时通信。

如能够看到的那样，海底通信系统10的实施例提供附加通信路径，其在不影响现有通信结构、即低频调制解调器与现有海底模块的通信的情况下实现升级海底模块到通信系统中的集成。特别地，能够使用相同的通信和电力电缆来继续，其中高频通信系统和低频通信系统不知道彼此。海底模块（特别是MCM和WCM）能够在不影响其它单元的操作的情况下被升级和替换。逐步升级因此变得可能，其中两个通信系统共存直至最后一个海底模块的升级。

上述实施例仅描述了海底通信系统10的一个可能实现方式。还可以用不同的方式来实现附加通信路径的实现方式。作为示例，可能已经在海底信号分配模块40或海底功率分配模块50中提供了海底高频调制解调器。此类海底高频调制解调器可以使用OFDM通信方案来与相应的顶侧高频调制解调器通信。其可以使用诸如以太网之类的网络连接来经由海底功率分配模块50与被包括在（多个）海底模块30中的网络收发器进行通信。海底高频调制解调器可以例如被直接连接到海底双工器41，或者可以被包括在高频分配单元58中。

另一实现方式包括电力线通信的使用，例如经由顶侧电源连接15和/或电源连接62。电力线调制解调器可以被包括在顶侧装置11中并且另一电力线调制解调器可以被包括在海底功率分配模块50中，两个调制解调器经由电源连接15进行通信。信号的其它分配可以再次由功率分配模块50与海底模块30之间的网络连接来执行。另一方面，可以在顶侧装置11中所包括的电力线调制解调器与海底模块30中的每一个中所包括的海底电力线调制解调器之间直接执行电力线通信。如能够看到的那样，存在经由海底功率分配模块50来提供附加通信路径的若干可能。可以将以上实施例的特征组合。该通信例如可以如上文所概述的那样经由信号分配模块40和与海底功率分配模块50中的高频调制解调器的第一通信连接61并由此经由与位于海底模块30中的电力线调制解调器的电力线通信而发生。

图4图示出根据本发明的方法的实施例的流程图。在步骤S1中，借助于海底功率分配模块50向海底模块供应电功率。请注意，可以在海底通信系统10的操作期间连续地执行步骤S1。在步骤S2中，发射顶侧低频调制解调器21的数据通信。在能够与步骤S2同时执行的步骤S3中，由顶侧高频调制解调器31来发射数据通信。在顶侧复用器（例如，双工器41）处，在步骤S4中执行频率复用。两个数据通信因此被复用到单个顶侧通信连接14上。

在步骤S5中，经由顶侧通信连接14将经复用的数据通信发射到海底信号分配模块40。接收信号在步骤S7中例如由海底双工器41解复用。然后将在低频范围内接收到的数据通信分配给均包括海底低频调制解调器22的海底模块20（步骤S8）。将在高频范围内接收到的数据通信经由第一通信连接61转送到海底功率分配模块50（步骤S9）。在步骤S10中，将在海底功率分配模块50处接收到的数据通信经由相应的第二通信连接62分配给包括海底高频调制解调器32的海底模块30。

应注意的是，该方法可以被连续地执行，并且还可以包括相反过程，即海底高频调制解调器和低频调制解调器的若干数据通信的聚合及其经由顶侧通信连接14到顶侧装置11的传输。

该方法可以由上文关于图1、2和3所图示和所解释的海底通信系统10中的任一个来执行。

本发明的实施例提供了将海底装置的通信系统升级从而实现顶侧装置与海底装置的海底模块之间的利用高数据传输带宽的通信的成本有效且灵活的方法。海底装置能够在不影响现有通信基础设施的情况下被逐步地升级。

Claims (15)

1.一种海底通信系统，其包括：

–海底功率分配模块（50），其适合于被连接到顶侧装置（11）的顶侧电源（51）并将从顶侧电源（51）接收到的电功率分配给海底模块（20、30）；

–到海底功率分配模块（50）的第一通信连接（61），其适合于提供与顶侧装置（11）的数据通信；以及

–海底功率分配模块（50）与海底模块（30）之间的第二通信连接，其中，所述海底功率分配模块（50）被配置成经由第二通信连接（62）将在第一通信连接（61）上接收到的数据通信转送到海底模块（30），并且其中，所述海底功率分配模块（50）还被配置成向海底模块（30）供应电功率以用于操作海底模块。

2.根据权利要求1所述的海底通信系统，其中，所述海底功率分配模块（50）和所述海底模块（30）被电缆连接，所述电缆提供第二通信连接（62），并且还提供海底功率分配模块与海底模块之间的电源连接（63），海底功率分配模块使用该电源连接（63）向海底模块供应电功率。

3.根据权利要求1或2所述的海底通信系统，其包括所述第二通信连接（62）中的两个或更多，每个将海底功率分配模块（50）连接到海底模块（30），其中，所述海底功率分配模块（50）被配置成经由相应的第二通信连接（62）将在第一通信连接（61）上接收到的数据通信分配给海底模块。

4.根据权利要求3所述的海底通信系统，其中，所述海底功率分配模块（50）包括用于经由两个或更多第二通信连接（62）将在第一通信连接（61）上接收到的数据通信分配给两个或更多海底模块（30）的交换机、访问乘法器（58）或集线器。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的海底通信系统，其中，所述海底通信系统包括被布置在海底模块（30）中的第一类型的海底调制解调器（32），所述海底通信系统（10）被配置成使得第一类型的海底调制解调器（32）能够经由海底功率分配模块（50）及第一和第二通信连接（61、62）来执行与顶侧装置（11）处的第一类型的顶侧调制解调器（31）的数据通信。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的海底通信系统，其还包括：

–海底信号分配模块（40），其提供到顶侧装置（11）的顶侧通信连接（14），其中，所述第一通信连接（61）是海底信号分配模块（40）与海底功率分配模块（50）之间的连接。

7.根据权利要求6所述的海底通信系统，其中，所述海底通信系统（10）包括第一类型的海底调制解调器（32），该第一类型的海底调制解调器（32）被布置在海底模块（30）、海底功率分配模块（50）或海底信号分配模块（40）中，其中，所述海底信号分配模块（40）被配置成将从第一类型的顶侧调制解调器（31）接收到的数据通信转送到第一类型的海底调制解调器（32）并且将从第二类型的顶侧调制解调器（21）接收到的数据通信分配给被布置在相应的海底模块（20）中并被连接到海底信号分配模块（40）的第二类型的一个或多个海底调制解调器（22）。

8.根据权利要求7所述的海底通信系统，其中，第一类型的顶侧调制解调器（31）和第一类型的海底调制解调器（32）适合于以比第二类型的顶侧和海底调制解调器（21、22）更高的数据传输速率来执行数据通信。

9.根据权利要求5、7或8所述的海底通信系统，其中，第一类型的海底调制解调器（32）适合于使用正交频分复用（OFDM）方案来执行与第一类型的顶侧调制解调器（31）的数据通信。

10.根据权利要求7–9中的任一项所述的海底通信系统，其中，第一类型的海底和顶侧调制解调器（32、31）在比其中第二类型的顶侧和海底调制解调器（22、21）正在进行通信的第二频带更高的第一频带中进行通信，

其中，所述海底信号分配模块（40）包括频率复用器（41），特别是频率双工器，其适合于将第一和第二频带组合和/或分裂，从而在将海底信号分配模块（40）连接到顶侧装置（11）的单个通信线路（14）上实现第一频带中的第一类型的顶侧调制解调器（31）与第一类型的海底调制解调器（32）的数据通信和第二频带中的第二类型的顶侧调制解调器（21）与第二类型的海底调制解调器（22）的数据通信。

11.一种操作海底通信系统的方法，该海底通信系统（10）包括适合于被连接到顶侧装置（11）的顶侧电源（51）并将从顶侧电源（51）接收到的电功率分配给海底模块的海底功率分配模块（50），该方法包括以下步骤：

–在海底功率分配模块（50）处，在第一通信连接（61）上接收来自顶侧装置（11）的数据通信；

–在第二通信连接（62）上将接收到的数据通信从海底功率分配模块（50）转送到海底模块（30）；以及

–从海底功率分配模块（50）向海底模块（30）供应电功率以用于操作海底模块。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，接收到的数据通信到海底模块（30）的转送和电功率到海底模块（30）的供应是使用将海底功率分配模块（50）连接到海底模块（30）的同一电缆来执行的。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，所述海底通信系统还包括经由第一通信连接（61）被连接到海底功率分配模块（50）的海底信号分配模块（40），该方法还包括以下步骤：

–在第一通信连接（61）上将由所述海底信号分配模块（40）从顶侧装置（11）接收到的数据通信转送到海底功率分配模块（50）。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，在第一通信连接（61）上转送的数据通信是从第一类型的顶侧调制解调器（31）接收到的，并被转送到第一类型的海底调制解调器（32），该方法还包括以下步骤：

–在海底信号分配模块（40）处，从第二类型的顶侧调制解调器（21）接收数据通信并且将该数据通信转送到被包括在海底模块（20）中的连接到海底信号分配模块（40）的第二类型的海底调制解调器（22），

其中，数据通信到第一类型或第二类型的海底调制解调器（32、22）的转送是依赖于其中数据通信被海底信号分配模块（40）接收到的频带执行的。

15.根据权利要求11–14中的任一项所述的方法，其中，该方法由根据权利要求1–10中的任一项配置的海底通信系统（10）执行。

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