CN108781114B - 海底光通信网络 - Google Patents

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Abstract

一种通信系统(200、200a‑e)包括第一干线终端和第二干线终端(110、110a‑b)、多个通信干线(222、400)和馈电设备(212)。每个通信干线将第一干线终端耦合到第二干线终端，并且包括至少一个信号放大器(300)，该至少一个信号放大器(300)被配置成放大沿着对应的通信干线传送的信号(266)。馈电设备耦合到多个通信干线，并且被配置成沿着每个通信干线输送电力，以给通信干线的至少一个信号放大器供电。馈电设备进一步被配置成接收分路故障通知(214)，该分路故障通知(214)识别沿着多个通信干线中的故障通信干线的电分路故障。响应于电分路故障通知，馈电设备被配置成停止沿着至少一个通信干线的电力输送。

Description

海底光通信网络
技术领域
本公开涉及沿海床连接两个或更多个陆基终端的海底光通信网络。
背景技术
海底光通信电缆是铺设在海床上连接陆基站的光缆。光通信电缆跨越海洋传送信号，允许不同大陆之间通过海洋进行电缆通信。每个海底光缆可以包括多对(最多八对)光纤，光纤对中的每一个光纤在相反的方向上传输信号。海底光通信电缆通常被分成多个区段。每个区段都通过海底中继器连接到另一区段。当跨越海洋承载信号时，信号可能会失去一些功率。通常，每个海底中继器包括多个掺铒光纤放大器(EDFA)和用于每个光纤中的信号的放大器。每个EDFA都有足够的增益来补偿信号在光纤电缆的前一区段中传播过程中遭受的损失。例如，中继器之间的光缆区段的典型长度约为60公里。因此，长度为10,000公里的典型电缆有大约166个中继器。中继器确保从另一个陆基站接收信号的陆基站接收并理解信号。换而言之，中继器增加信号的功率以补偿信号传播过程中的任何损失。增加的功率转化为更高的能力，因为光信号越清晰和精确，越复杂的信号就可以从一个陆基站发送到另一个。
参照图1，典型的通信系统100包括耦合到通信干线102的第一和第二干线终端110、110a、110b(也称为站)。通信干线102可以包括一个或多个中继器104。中继器104由恒定电流供电，通常由馈电设备(power feeding equipment)(PFE)112(例如位于岸边的电源)以一安培供电。由于铜的非零电阻率，即使大面积铜导体的电阻低至1欧姆/公里，电缆每个区段的供电电压也会下降60伏，因此大约一半的供电电压因电缆铜的热耗散而损失。在一些示例中，每个PFE 112可以提供高达14千伏的供电电压。供电电压进一步增加到高于14千伏可能会导致电缆操作期间出现故障。馈电设备112通过电力电缆114(诸如铜缆)为中继器104供电。
海底光通信电缆传统上被设计为高度工程化以获得长寿命(约24年)，具有非常高的可用性和最小风险承受力，这导致极高的初始电缆成本。因此，由于高昂的初始电缆成本，一些经由海洋的洲际路线从商业角度来看是不可行的。此外，如果一个电缆部分发生失灵，则整个电缆不能传输第一和第二干线终端110a、110b之间的通信。因此，期望重新设计通信电缆架构，以提供可靠、具成本效益的洲际通信，即使电缆的一部分不能传输通信。
发明内容
海底通信干线铺设在海床上，并且提供两个或更多个被海洋隔开的干线终端之间的通信。通信干线跨大陆承载通信信号。通信系统包括形成通信网络的多个通信干线。每个通信干线包括在中间单元处彼此耦合的通信链路或区段。通信链路和中间单元形成在两个或更多个干线终端之间延伸的通信网络。通信电缆是低可用性通信电缆。换而言之，每个电缆在低于阈值时间段的低可用性时间段内可操作。然而，通信网络作为一个整体形成了高可用性通信网络，其可操作的时间段大于与低可用性时间段相关联的时间段。
本公开的一个方面提供了一种通信系统，其包括第一干线终端、第二干线终端和沿水体底面设置的多个通信干线。通信系统包括耦合到多个通信干线的馈电设备。每个通信干线将第一干线终端耦合到第二干线终端。每个通信干线包括至少一个信号放大器，其被配置成放大沿对应通信干线传送的信号。馈电设备配置成沿着每个通信干线输送电力，以给通信干线的至少一个信号放大器供电。此外，馈电设备被配置成接收识别沿着多个通信干线中的故障通信干线的电缆切断故障或电分路(shunt)故障的故障通知，并且响应于识别电缆切断故障的故障通知，将业务从故障通信干线路由到至少一个非故障通信干线。响应于识别电分路故障的故障通知，馈电设备被配置成停止沿着至少一个通信干线的电力输送。
本公开的实施方式可以包括以下可选特征中的一个或多个。在一些实施方式中，第一和第二干线终端中的每一个包括软件定义的联网控制器，该联网控制器被配置成将业务从故障通信干线重新路由到至少一个非故障通信干线。每个通信干线可以具有可用性水平，并且响应于分路故障通知，馈电设备可以停止向具有不满足阈值可用性水平的对应可用性水平的任何通信干线的电力输送。每个通信干线可能通过具有低于99.9％的通信输送成功率而具有低可用性。在一些示例中，所述系统包括通信干线网络，该通信干线网络沿着水体底面设置，并将第一干线终端耦合到第二干线终端。通信干线网络可以包括多个通信干线和将多个通信干线中的两个或更多个互连的通信交换机。
在一些示例中，通信系统包括连接到第一和第二干线终端之间的一个或多个通信干线的中间单元。一个或多个通信干线可以包括多个通信电缆。中间单元可以包括耦合到每个通信电缆的主信号放大器的群组和备用信号放大器。每个主信号放大器可以耦合到通信干线的对应通信电缆，并且被配置成放大对应通信电缆的信号。备用信号放大器可以是耦合到两个或更多个通信电缆的单个备用信号放大器。此外，备用信号放大器可以配置成接收指示信号放大器的群组中的主信号放大器中的一个的失效的失效通知，并且响应于接收到失效通知，放大沿着对应通信电缆传送的信号。每个通信电缆可以包括通过具有低于99.9％的通信输送成功率而具有低可用性的光纤电缆。每个通信干线可以包括多个光纤和电导体。电导体可以包括铜或铝中的至少一个。
本公开的另一个方面提供了一种方法，该方法包括从第一干线终端的馈电设备向沿水体底面设置的多个通信干线输送电力。该方法还包括在馈电设备处接收分路故障通知，该分路故障通知识别沿着多个通信干线中的故障通信干线的电分路故障。响应于分路故障通知，该方法包括在馈电设备处停止沿着至少一个通信干线的电力输送。每个通信干线将第一干线终端耦合到第二干线终端。另外，每个通信干线包括至少一个信号放大器，其配置成放大沿对应通信干线传送的信号。输送的电力用于为每个通信干线的至少一个信号放大器供电。
本公开的实施方式可以包括以下可选特征中的一个或多个。在一些实施方式中，每个通信干线都具有可用性水平。响应于分路故障通知，该方法可以包括在馈电设备处停止向具有不满足阈值可用性水平的对应可用性水平的任何通信干线的电力输送。每个通信干线可能因为通信输送成功率低于99.9％而具有低可用性。通信交换机可以将多个通信干线中的两个或更多个互连形成沿水体底面设置的通信干线网络，并将第一干线终端耦合到第二干线终端。
在一些示例中，该方法包括在耦合到两个或更多个通信电缆的备用信号放大器处接收指示主信号放大器放大多个通信干线的通信电缆的信号失效的失效通知。另外，响应于接收到失效通知，该方法包括在备用放大器处放大沿着与主信号放大器相关联的对应通信电缆传送的信号。每个通信电缆可以包括因为通信输送成功率低于99.9％而具有低可用性的光纤电缆。每个通信干线可以包括多个光纤和电导体。电导体可以包括铜或铝中的至少一个。
本公开的又一方面提供了第二通信系统，其包括第一干线终端、第二干线终端、至少一个通信干线以及连接到至少一个通信干线的中间单元。该至少一个通信干线沿着水体底面设置，并将第一干线终端耦合到第二终端。至少一个通信干线包括多个通信电缆。中间单元连接到第一和第二干线终端之间的通信干线。中间单元包括耦合到每个通信电缆的主信号放大器的群组和耦合到两个或更多个通信电缆的备用信号放大器。每个主信号放大器耦合到对应的通信电缆，并且被配置成放大沿对应通信电缆传送的信号。备用信号放大器配置成接收指示主信号放大器之一的失效的失效通知，并且响应于接收到失效通知，放大沿着与失效主信号放大器相对应的通信电缆传送的信号。
本公开的实施方式可以包括以下可选特征中的一个或多个。在一些实施方式中，通信干线网络沿着水体底面设置，并将第一干线终端耦合到第二干线终端。通信网络可以包括多个通信电缆和将多个通信电缆中的两个或更多个互连的通信交换机。通信干线网络还可以包括通信干线和将通信干线互连的通信交换机。每个通信干线也可以包括多个光纤和电导体。电导体可以包括铜或铝中的至少一个。
本公开的又一个方面提供第三通信系统，其包括：第一干线终端；第二干线终端；通信干线网络，其沿着水体底面设置，并将第一干线终端耦合到第二干线终端；和馈电设备，其耦合到通信干线网络。该通信干线网络包括：通信干线；通信交换机，其将该通信干线互连；和中间单元，其连接到第一和第二干线终端之间的每个通信干线。每个通信干线包括多个通信电缆。中间单元包括主信号放大器的群组。每个主信号放大器耦合到对应通信干线的相应通信电缆，并且被配置成放大对应通信电缆的信号。备用信号放大器耦合到对应通信干线的每个通信电缆或通信电缆中的两个或更多个。备用信号放大器被配置成接收指示主信号放大器之一的失效的失效通知，并且响应于接收到失效通知，放大沿着与主失效信号放大器相对应的通信电缆传送的信号。馈电设备被配置成沿着每个通信干线输送电力，以给对应的中间单元和/或交换机供电。馈电设备还被配置成接收分路故障通知，该分路故障通知识别沿着通信干线中的故障通信干线的电分路故障。响应于电分路故障通知，馈电设备配置成停止沿着至少一个通信干线的电力输送。
本公开的实施方式可以包括以下可选特征中的一个或多个。在一些实施方式中，每个通信干线网络包括与馈电设备电通信的电导体。电导体可以包括铜或铝中的至少一个。
本公开的又一个方面提供第四通信系统，其包括：第一干线终端；第二干线终端；通信干线网络；和控制器。通信干线网络包括沿着水体底面设置的第一和第二通信干线并将第一干线终端耦合到第二干线终端。每个干线包括光纤对。该通信干线网络包括：中继器，其设置在第一和第二通信干线上；第一电力电缆，其从第一干线终端延伸到第二干线终端；和第二电力电缆，其从第一干线终端延伸到第二干线终端。第一电力电缆配置成给与第一通信干线相关联的中继器供电。第二电力电缆配置成给与第二通信干线相关联的中继器供电。控制器配置成通过识别将不被对应的一个或多个电力电缆供电的一个或多个中继器来控制到通信网络的电力输送。此外，控制器通过将一个或多个识别的中继器的供电旁路并接收故障通知来控制到通信网络的电力输送。响应于接收到故障通知，重新评估将不被对应的一个或多个电力电缆供电的一个或多个中继器的识别，并且将对重新评估的识别的一个或多个中继器的供电旁路。
本公开的实施方式可以包括以下可选特征中的一个或多个。在一些实施方式中，通信干线网络包括通信交换机，该通信交换机具有连接第一和第二通信干线的第一连接器和连接第一和第二电力电缆的第二连接器。在一些示例中，故障通知识别沿着故障通信干线的电缆切断故障或电分路故障。控制器被配置成：响应于故障通知识别电缆切断故障，将业务从故障通信干线路由到非故障通信干线；以及响应于故障通知识别电分路故障，停止沿着至少一个通信干线的电力输送。控制器还可以包括第一和第二软件定义的联网控制器，第一和第二软件定义的联网控制器中的每一个分别位于第一和第二干线终端处。
本公开的一个或多个实施方式的细节在附图和下面的描述中阐述。其它方面、特征和优点将从说明书和附图以及权利要求书而变得显而易见。
附图说明
图1是具有岸上电源的现有技术光通信系统的示意图。
图2A是具有两个光通信干线的两个干线终端之间的示例光通信系统的示意图，每个光通信干线与一个电力电缆相关联。
图2B是具有两个光通信干线的两个干线终端之间的示例光通信系统的示意图，每个光通信干线与一个电力电缆相关联并且包括通信交换机。
图2C是具有两个干线终端之间的光通信网络的示例光通信系统的示意图。
图2D是具有三个干线终端之间的光通信网络的示例光通信系统的示意图。
图2E是具有四个干线终端之间的光通信网络的示例光通信系统的示意图。
图3A是具有共享备用泵浦的示例放大器的示意图。
图3B是包括支持与每个光纤对相关联的主泵浦激光二极管的备用泵浦激光二极管的示例中继器的示意图。
图4A是具有一组光纤对的示例光纤电缆的横截面的示意图。
图4B是具有多组光纤对的示例性光纤电缆的横截面的示意图。
图4C是示例单模单芯光纤的横截面的示意图。
图4D是示例多模单芯光纤的横截面的示意图。
图4E是示例单模多芯光纤的横截面的示意图。
图4F是示例性多模多芯光纤的横截面的示意图。
图5A到图5D是光通信系统的示例通信网络的示意图。
图6是提供用于经由光通信网络的光通信方法的操作的示例布置的流程图。
各附图中相似的附图标记指示相似的元件。
具体实施方式
如图2A到图2E所示，光通信系统200、200a-e提供了一种跨洋光通信的方法，这种方法产生了可由数据中心和网络运营商使用的低成本海底web plant电缆。光通信系统200、200a-e提供通信干线222、400的通信干线网络220、220a-e，其可以将通信266从第一干线终端110、110a传输到第二干线终端110、110b。由于通信干线网络220、220a-e的结构，通信干线222、400、通信干线400的一部分(例如，干线链路402)或电力电缆224的任何失灵不会导致通信信号266无法到达其目的地。因此，光通信系统200、200a-e被设计成通过将干线网络220内的通信266重新路由到另一通信干线222、400或通信干线链路223、402来承受与通信干线222、400、通信干线400的一部分(即干线链路402)或电力电缆224相关联的失效。
光通信系统200、200a-e包括耦合到通信干线网络220的干线终端210(也称为站)。耦合可以是用于将一个系统元件承载的信号传递给“耦合”元件的任何连接、链路等。耦合元件可能不一定直接连接到彼此，并且可以被中间组件或设备隔开，该中间组件或设备可以操控或修改信号。在图2A到图2C所示的示例中，有两个干线终端210，即第一干线终端210、210a和第二干线终端210、210b；然而，如图2D和图2E所示，光通信系统200、200a-e中可以包括多于两个干线终端210。第一和第二干线终端210、210a、210b耦合到通信干线网络220、220a-e。通信干线网络220包括通信干线400，其中每个通信干线400耦合到一个或多个中继器230。每个通信干线222、400可以包括多个光缆区段或干线链路223、402，它们在对应的光信道/波长λ上承载光信号266。图2A和图2B中示出的每个通信干线链路223可以包括一个或多个成光纤对分组的光纤电缆，以提供用于干线终端210之间的光信号266的双向通信的传输路径。如图2C到图2E所示，每个通信干线链路402可以包括一个或多个成光纤对422a/b分组的光纤电缆422，以便为干线终端110之间的光信号266的双向通信提供传输路径。图2A和图2B中示出的通信干线链路223与单独的电力电缆224相关联，而图2C到图2E中示出的通信干线链路402具有卷绕在通信干线链路402周围的电力管410，因此无需使用沿着海床在通信电缆222附近延伸的电力电缆224(图2A和图2B)。通信系统100可以配置成长程系统，例如，在干线终端110、110a、110b中的至少两个之间的长度大于约600公里，并且可以跨越水体，例如海洋，并且长度为6，000-12，000公里。光通信系统200——更具体地每个干线终端210包括耦合到通信干线400以向中继器230提供电力的馈电设备(PFE)212、212a、212b、212c。
馈电设备
在一些实施方式中，PFE 212向通信干线网络220——特别是耦合到通信干线400的中继器230馈送电力(即，恒定电流、直流(DC))。PFE 212配置成输出超高压输出电源，允许PFE 212在长时间段上为跨越长距离(例如，跨越海洋)的电力电缆224(图2A和图2B)或通信干线400(图2C至图2D)馈电。
回到图1，通常，每个PFE 112馈送与总系统电压的一半相对应的正电压和负电压二者。因此，如果故障在两个PFE 112中的一个中或接近两个PFE 112中的一个发生，则相对的干线终端110处的另一个PFE 112馈送总电压，以便能够向中继器104提供恒定电流。例如，如果每个PFE 112能够产生最大15千瓦，则每个PFE 112以其最大电压的一半7.5千瓦操作，以覆盖失效(例如电缆224内的分路(shunt)故障)。分路失效是当电缆绝缘物损坏从而导致电缆的金属芯直接与海水短路时海底通信电缆224发生的失效。
返回参考图2A，如图所示，光通信系统200、200a包括光通信网络220、220b，该光通信网络220、220b进而包括两个通信干线222(例如，第一通信干线222a和第二通信干线222b)，并且每个通信干线222具有与通信干线222分离的对应电力电缆224a、224b。每个干线终端210包括软件定义网络(SDN)控制器213，该SDN控制器213执行用于软件定义联网的应用，该应用管理流量控制以实现智能联网。SDN控制器213基于允许服务器告诉交换机向何处发送分组的协议。因此，当在通信干线222或干线链路223中的一个发生分路故障时，SDN控制器213检测到通信干线222或干线链路223中的一个停止工作(即，通过接收到分路故障通知214来检测)，并且将通信业务从干线终端210转移到通信干线222或干线链路223中的另一个。例如，如果SDN控制器213检测到第一通信干线222a停止工作，则SDN控制器213将通信业务引导到第二通信干线222a，反之亦然。如图所示，仅示出了两条通信干线222和对应的电力电缆224，但是也可以使用更多。
图2B的通信系统200b还包括在每个干线终端210处的SDN控制器213。在这种情况下，通信网络220b允许使用将第一通信干线222a连接到第二通信干线222b以及将第一电力电缆224a连接到第二电力电缆224b的通信交换机217来在第一通信干线222a和第二通信干线222b之间进行中间交换。这样，当在通信干线102中的一个的干线链路223中的一个处发生分路故障时，SDN控制器213检测到干线链路223停止工作(即，通过接收到分路故障通知214来检测)，并使用通信交换机217将通信业务转移到通信干线102中的另一个的另一个干线链路223。例如，如果SDN控制器213检测到第一通信干线222a的干线链路223停止工作，则SDN控制器213将通信业务引导到第二通信干线222a的干线链路223，反之亦然。如图所示，仅示出了两个通信干线222和对应的电力电缆224，但是也可以使用更多。另外，通信交换机217可以位于通信网络220b的不同间隔处。
回到图2A至图2E，如图所示，光通信系统200、200a-e包括光通信网络220、220a-e，其进而包括通信干线链路224、400或干线链路223、402。因此，当在通信干线400或干线链路402之一发生分路故障时，光通信系统200、200a-e选择性地关闭与经历分路故障的通信干线400相关联的光纤对422a/b的子集或全部。因此，通信系统200、200a-e适应由于分路故障而在每个中继器230处可获得和接收的减少的电压量。因此，光通信系统200、200a-e使用PFE 212被配置成输出和重新路由通信业务的最大电压，以适应关闭光纤对422a/b的子集或全部。换而言之，可重新配置的光通信网络220、220a-e允许在分路失效时进行业务重新路由。在一些示例中，通信干线102、400内的光通信光纤422被分配为高优先级光纤422(或高优先级光纤对422a/b)和低优先级光纤422(或低优先级光纤对422a/b)。在一些示例中，在分路失效时，低优先级光纤422是光通信网络200、200a-e关闭以允许高优先级光纤422不间断地继续其传输的光纤422。通过当分路失效发生时允许每个PFE 212以其最大电压输出持续地输出，并且关闭光通信网络220内的低优先级光纤422，光通信网络220的性能得到了明显改善。通信网络220的性能的明显改善是由于网络220保持使用每个PFE 112的最大电力，而不是PFE 112能提供的电力的一半。此外，通过使用每个PFE 212被配置成输出的最大电压输出，额外的电力(由于网络220、220a-e的设计)被用于增加光通信干线400的容量。结果，光通信网络200、200a-e更好地利用和平衡其可用资源。
在一些实施方式中，通信网络220通过将特定中继器230配置成对由电力电缆224、410供电进行旁路来最大化从每个PFE 212输出的电力的使用。被旁路的中继器230导致与通信电缆222、400相关联的光纤对上的业务损失，因此通信电缆222变成低可用性通信电缆222。与同被旁路的中继器230相关联的通信电缆222相关联的电力电缆224上所需的电力减少，因为被供电的中继器230更少，并且中继器230的电压降也减少。在分路的情况下，零电压点(例如，先前旁路的中继器230)被移动到分路位置。换而言之，被旁路的中继器230不再被旁路，并且中继接收到的通信信号266。在该示例中，从PFE 212输出的电力在分路时保持不变，而网络220、220a-e调整其对接收到的电力的使用。
通信干线网络
光通信系统200包括通信干线网络220。通信干线网络220包括通信干线400，其中每个通信干线400可以耦合到一个或多个中继器230。每个通信干线400可以包括多个通信电缆区段或干线链路402、402a-n，其中的多个形成通信干线400。通信网络220的每个干线链路402可以被设计为低可用性干线链路402。可用性是整个系统(例如，光通信系统200)或系统内的元件(例如，干线链路402)在被请求使用时正在恰当操作的概率。更具体地说，可用性是系统或系统的元件在需要被使用时未失效或未在修理的概率。光通信系统200的系统或系统元件可以被设计为高可用性系统/元件或低可用性系统/元件。高可用性系统/元件确保系统/元件在高于正常时段的时间内提供商定的操作性能水平。高可用性系统/元件设计成消除单失效点；因此，系统/元件通过包括冗余组件来设计，这意味着系统/元件的一个组件的失效并不意味着整个系统/元件的失效。此外，高可用性系统/元件被设计成在失效发生时检测到失效。因此，在高可用性系统/元件中，即使正在发生维修活动，用户也可能永远看不到失效。可用性通常表示为系统或系统的特定元件在给定年份中的正常运行时间或运行时间的百分比。正常运行时间不考虑末端通信系统或末端终端210是否有问题或是否正在经历失灵。因此，如果由于与通信干线400无关的原因而没有传输来自第一终端110a的通信，则在确定正常运行时间百分比时不考虑或顾及通信到达末端终端110b的失效。低可用性通信干线400、402可以具有高优先级或低优先级。
在一些示例中，90％的系统/元件可用性——也称为“一个九”，意味着系统/元件每天停机2.4小时，即每周16.8小时(2.4*7)，每月72小时，或每年36.4天。99％的系统/元件可用性——也称为“两个九”，意味着系统/元件每天停机14.4分钟，即每周1.68小时，每月7.2小时，或每年3.64天。99.9％的系统/元件可用性，也称为“三个九”，意味着系统每天停机1.44分钟，即每周10.1分钟，每月43.8分钟，或每年8.76小时。99.99％的系统/元件可用性，也称为“四个九”，意味着系统/元件每天停机8.66秒，即每周1.01分钟，每月4.38分钟，或每年42.46分钟。同样的推论也适用于99.999％(五个九)、99.9999％(六个九)、99.99999％(七个九)、99.999999％(八个九)和99.9999999％(九个九)的可用性。特定数量级的百分比有时被称为数字中的九的数目，或“九的级别”。如上所述，在99.99％的时间里没有中断地传递的通信将具有四个九的可靠性，即第四级。因此，当光通信系统200的可用性为99％或更低(两个九或更低)时，光通信系统200可以被认为是低可用性系统，而当光通信系统200的可用性为99.9％或更高(三个九或更高)时，它可以被认为是高可用性系统。因此，具有99.9％可用性的系统意味着99.9％的通信是从第一终端210到第二终端210的。
硬件/软件模块的可用性A可由以下公式确定：
Figure BDA0001799183660000131
其中MTBF是失效之间的平均时间或模块失效之间的平均时间。MTTR是修复失效的平均时间。硬件模块的制造商可以在模块中出现失效之前估计MTBF。至于软件模块，可以通过将缺陷率乘以每秒执行的KLOC(千行代码)来确定MTBF。MTTR是修理失效硬件模块所花费的时间。在一个操作系统中，修理通常意味着更换硬件模块。因此，硬件MTTR可以被认为是更换失效硬件模块的平均时间。软件模块的MTTR可以计算为检测到软件故障后重新启动所花费的时间。因此，软件MTTR可以被视为检测到软件故障后重新启动的平均时间。
光通信网络220包括耦合到至少一个中继器230的多分集(即独立失效域)低可用性干线链路402(即，具有99％或更低的可用性，或者两个九或更低的可用性)，其中多个干线链路402的组合得到高可用性光通信网络220。因此，尽管每个干线链路402是低可用性电缆402，但是多个低可用性干线链路402的组合得到高可用性通信网络220。低可用性干线链路402比高可用性干线链路402便宜。因此，通过使用低可用性干线链路402，光通信网络200的成本显著降低。因此，使用多分集、低成本、低可用性链路402来实现高网络级可用性比传统的单个高可用性电缆(如图1所示)更有利。例如，对于非常高的目标可用性——诸如99.99％或更高，与用于高可用性的单个高度工程化电缆相比，构建具有分集(即独立失效域)的多个低成本、低可用性干线402通常更具成本效益。
每个通信干线400被配置成以不同可用性水平提供通信服务。例如，这些服务可以是从优质高可用性服务到最佳效能(best-effort)的低可用性服务。优质高可用性服务被分配给重要数据的通信，而最佳效能的低可用性服务被分配给优先级更低的通信。光通信网络220可以被设计成通过使用可用的多个服务来优化其通信传输。例如，在三个电缆干线400上执行与高可用性服务相关联的通信，在两个电缆干线400上执行与中等可用性服务相关联的通信，并且在一个电缆干线400上执行与低可用性服务相关联的通信。与图1——其中，通信系统100使用被过度工程化(over-engineered)和设计为高可用性电缆的单个通信干线102来支持所有服务范围——不同，光通信系统200——诸如图2A至图2C中所示的示例，通过使用多个低可用性干线400显著降低了高可用性干线的成本，这些低可用性干线的组合得到高可用性系统200。
因此，链路级设计(图1，使用高可用性干线)和图2A至图2C中描述的网络级设计之间的差异与服务级可用性有关。因此，在链路级设计(图1-现有技术)中，焦点和成本与干线102是高可用性干线102相关联。而在网络级设计中，光通信系统200的最终目标是将通信266从第一干线终端110a传送到第二干线终端110b。这样，光通信系统200可以使用多个低可用性干线400来设计，这些低可用性干线400的组合得到高可用性网络220。
在一些实施方式中，使用多个光通信干线链路402允许光通信系统200在被配置成在主路径失效时使用的通信干线链路402中传输占先(pre-emptible)服务。例如，如果使用干线链路402的主要组的干线终端110之间的主要通信路径失效，则可以使用允许使用与第一路径的通信干线不同的通信干线链路402进行通信的辅助通信路径。
中继器
通信干线链路402耦合到一个或多个中继器230，中继器230共同构成通信网络220。中继器230可以包括电开关232和为中继器230的一个或多个放大器300供电的电源234。电源234经由通信干线400从PFE 212接收电力。电开关232允许中继器230中的电源234仅在分路时为与通信干线400的选定光纤对422、422a/b相对应的放大器300供电。这些选定的光纤对422a/b可以与运行最高优先级业务的光纤对422a/b相对应。每个中继器230设计成一旦铺设在海床上就无需维护。此外，每个中继器230被配置成具有高抗水压性和高性能密封，即中继器230的壳体被设计成能承受大约8,000米水深的压力。
每个中继器230配置成放大光纤对422、422a/b中每个光纤422的在相反的方向上行进的信号266。放大器300可以包括补偿传输路径上的信号衰减的任何光放大器配置。例如，一个或多个中继器230可以配置成光放大器300，诸如掺铒光纤放大器(EDFA)、拉曼放大器或混合拉曼/EDFA放大器。光放大器是直接放大光信号而不首先将信号转换成电信号的设备。光放大器可以被认为是没有光腔的激光器。掺杂光纤放大器(DFA)是使用掺杂光纤(即含有掺杂剂的光纤，掺杂剂是掺入物质中(以非常低的浓度掺杂)以改变物质的光学特性的痕量杂质元素)作为增益介质来放大光信号的光放大器。待放大的信号和泵浦激光304(来自LD 302)被多路复用到掺杂光纤400、422中，并且信号266通过与掺杂离子的相互作用被放大。EDFA是DFA最常见的示例，其中二氧化硅光纤的纤芯掺杂有三价铒离子，并且可以用波长为980nm或1，480nm的激光有效率地泵浦，并且在1，440nm区域中仍然显示出增益。在拉曼放大器中，当低频信号光子在非线性阶段中在光学介质中引起更高频泵浦光子的非弹性散射时，信号通过基于受激拉曼散射(SRS)现象的拉曼放大得到增强。这引起产生另一个信号光子，其中泵浦和信号频率之间的额外能量传递到介质的振动态，从而允许光放大。因此，拉曼放大在信号和光纤内的泵浦激光之间产生非线性相互作用(不同于EDFA)。拉曼放大的主要优点是其在每个光纤段400内提供分布式放大的能力，这增加了下一个放大器230前面的光纤段400的长度。系统带宽可以与系统200内的光放大器的可用带宽一致。
参照图3A，在一些示例中，与每个中继器230相关联的放大器300包括激光二极管302，该激光二极管302将泵浦激光304输出到耦合器310，该耦合器310将泵浦激光304注入到与光通信干线400相关联的光纤对422a/b中的每个光纤422的EDF中。每个泵浦激光二极管302受到控制，使得激光二极管输出——即泵浦激光304是恒定的。在一些示例中，使用监督信号322来监视光中继器230的操作状态，该监督信号322具有从站终端210传输的所有波长中的专用波长。中继器230可以包括光监督电路310，该光监督电路310接收监督信号322并将监督信号重传到其来源(即，发射站210)。换而言之，光监督电路320循环回监督信号322,从而允许发射监督信号322的站210分析接收到的监督信号322和每个中继器230对监督信号波长322(λ)的水平的增益并且检测故障，诸如干线400上的任何损失增加或光中继器230的失效。
泵浦共享
每个中继器230包括放大在中继器230处接收到的通信信号266的光放大器300(例如，光纤放大器)。光放大器300从通信干线400接收从通信站210之一传输的输入信号266。在一些示例中，光放大器300包括泵浦激光二极管302，其向光干线400提供功率激光泵浦304。例如，每个激光二极管302向光纤对422、422a/b提供泵浦功率。然而，不同于除了专用于每个光纤对422、422a/b的激光二极管302之外还为每个光纤对422、422a/b专用一组备用激光二极管泵浦302——这意味着每个光纤对422、422a/b具有专用的主泵浦激光二极管302和一到三个备用泵浦激光二极管302，通信网络220通过共享泵浦激光二极管302来减少冗余或备用泵浦激光二极管302b的数目。换而言之，可以跨光纤对422、422a/b中的两个或更多个光纤对共享单个泵浦激光二极管302。例如，传统中继器因其冗余配置而具有极高的可用性，每个激光二极管都针对专门高可用性而筛选和测试，每组激光二极管专用于泵浦电缆中的特定传输光纤，并且可用性是基于34至40摄氏度的最坏情况温度，而大多数海底部署的环境温度要低得多，大约为5摄氏度。此外，传统上，如果有六个光纤对422、422a/b，则每个光纤对422、422a/b将与主泵浦激光二极管302和一到三个冗余泵浦302相关联，总共得到12至24个(即，6+6(1)＝12或6+6(3)＝24)泵浦激光二极管302、302a、302b。然而，如图3A和图3B所示，如果冗余泵浦激光二极管302b被共享，则激光二极管302的数目可能显著减少。例如，如果有六个光纤对422、422a/b，则每个光纤对422、422a/b将具有共享的主泵浦二极管302，并且六个光纤对422、422a/b将全部共享冗余泵浦二极管302。通过共享主泵浦二极管和冗余泵浦二极管302，六个光纤对422、422a/b将与总共7至9个(6+1＝7或6+3＝9)泵浦二极管302相关联。在一些示例中，除了减少用于泵浦的冗余之外，使用商业的更低成本泵浦二极管302降低了光通信系统200的总成本。如图3B所示，激光二极管302、302a-d在光纤对422、422a/b间共享(即联合泵浦)，其中激光二极管302、302a-d的数目大于光纤对422、422a/b的数目。
电缆类型
通信干线400可以是被配置成传输光纤422的任何类型的干线。图4A和图4B示出了可以使用的示例性通信干线400。也可以使用其它类型和配置的通信干线400。此外，由于每个中继器230由位于干线终端210处的PFE 212供电，因此通信干线400应当被配置成承载来自PFE 212的电力以给中继器230供电。因为光信号266在通过通信干线400传输之后变弱，因此根据光通信系统200的设计和架构，每隔40、60或80公里，信号266需要被中继器230放大。
继续参考图4A和图4B，在一些示例中，每个通信电缆干线400包括外管410。在一些示例中，外管410填充有阻水凝胶412，以保护光纤422免受水和海底元件造成的损坏。通信干线400可以包括加强构件414，其例如位于外管410的中心，如图4B所示。至少一个内管420位于外管410内。每个内管420包括光纤422(例如，通常为6至12个电缆，其中每两个光纤422形成一个光纤对422a/b。在一些示例中，铜管430缠绕在外管410周围并充当电导体，其将电力从站210传输到中继器230。导电率是材料传输电荷的能力的量度，这是电接线系统的一个基本性质。在所有非贵金属中，铜的导电率最高。因此，铜经常用于光通信系统200的设计中。然而，光通信系统200可以使用其它材料来代替铜管430。其它材料可以是铝或碳，其各自具有比铜更低的导电率，这使得总系统成本更便宜。另外，基于电缆的长度要求和功率要求，在一些示例中，一些电缆干线402不需要非常高的导电率，并且因此可以使用通常比铜便宜的更轻的材料。
参照图4C至图4F，光纤422可以是配置成光传输通信信号266的任何类型的光纤422。每个光缆422具有至少一个纤芯424。图4C是示例性单模单芯光纤的横截面的示意图。单模光纤是一种被设计成仅直接顺着光纤承载光的光纤——横模。单模光纤允许通信266以不同频率但相同模式行进。这样，图4C中所示的单模光纤允许光通信在其纤芯内在一个方向上行进。图4D是示例性多模单芯光纤的横截面的示意图。多模光纤是一种纤芯比单模光纤大的光纤，它允许更高的“聚光”能力。换而言之，更大尺寸的纤芯424简化了连接，并允许系统200在干线终端110处使用成本更低的电子设备。图4E是示例性单模多芯光纤的横截面的示意图。在这种情况下，光纤422包括多个纤芯424，其中每个纤芯424是单模。最后，图4F是示例性多模多芯光纤的横截面的示意图，其中光纤422包括纤芯直径大于如图4E所示的单模多芯光纤芯的纤芯直径的多个纤芯。
交换机
除了通信干线400和光纤422的类型之外，与每个中继器230相关联的交换机232还基于精确的光纤切断风险和目标可用性来定位和配置(见图4A至图4F)。这样，交换机232的使用增加了通信网络220对于相同区段级可用性的整体端到端可用性，因为当在两个干线终端210之间传输通信信号266时，交换机232允许网络灵活性。在一些示例中，每个交换机232在光纤422级或在波长级266——λ下使用。此外，每个交换机可以手动激活或自动激活。交换机232的手动激活可以在例如当干线400或干线链路402或光纤422有故障时，因此交换机被手动激活以将通信路由到没有故障的干线400或干线链路402或光纤422。例如，当干线终端110识别通信信号到达其目的地应该采取的路径或通信干线402或特定光纤422时，交换机232的自动激活发生。
在一些实施方式中，交换机232配置成具有多个粒度。例如，交换机可以被配置成在电缆级交换信号。换而言之，交换机232将信号从第一电缆干线交换到不同的电缆干线。交换机232还可以配置成将信号266从第一电缆对交换到第二电缆对422、422a/b。
图5A至图5D示出了交换机232可以在通信网络220内实现的多粒度级别的交换。图5A示出了使用包括网络交换机232的中继器230的海底网络220。如图所示，来自站A 210a的干线400向站B 210b传输和从站B 210b接收通信。这样，网络220包括多个中继器230，该中继器230包括交换机232以用于将通信信号266从第一干线400a交换到第二干线400b，或者从第一干线链路402a交换到第二干线链路402b，或者从第一光纤422a交换到第二光纤422b。
参照图5B，在一些实施方式中，来自第一站110a的通信干线400包括多个光纤422，其中每个光纤422具有多个纤芯(例如，图4E和图4F)。在这种情况下，交换机232接收从通信干线400的多芯光纤422向另一个方向的通信266。这样，交换机232实现空分复用，该空分复用将模式从多芯光纤422引导到不同的光纤422。
参照图5C，在一些实施方式中，交换机232实现频分。在这种情况下，交换机232在与具有第二频率λ2的通信266不同的方向上引导具有第一频率λ1的通信266，其中这两个通信在同一光纤422内传输到交换机232。参照图5D，在一些实施方式中，交换机232接收到具有第一频率λ1的通信，并且将通信的第一频率λ1改变为与第一频率λ1不同的第二频率λ2。回到图5A至图5D，通信网络220——更具体地每个中继器230的交换机232被配置成适应多级的交换粒度，例如，图5A所示的干线级、图5B所示的光纤对级或光纤级、图5C所示的纤芯级以及图5D所示的波长或频率级。
图6示出了经由具有如关于图2A至图5D所描述的通信网络220的通信系统200进行光通信的方法600。在框602，方法600包括从第一干线终端110a的馈电设备(PFE)212向沿水体底面设置的多个通信干线400、402输送电力。在框604，方法600包括在PFE 212处接收分路故障通知214，该分路故障通知214识别沿着多个通信干线400、402中的故障通信干线400、402的电分路故障。在框606，响应于分路故障通知214，方法600包括在PFE 212处停止沿着至少一个通信干线400、402的电力输送。每个通信干线400、402将第一干线终端110a耦合到第二干线终端110b。此外，每个通信干线400、402包括至少一个信号放大器300，该信号放大器300被配置成放大沿着对应的通信干线400、402输送的信号266，所输送的电力为每个通信干线400、402的至少一个信号放大器300供电。
在一些实施方式中，每个通信干线400、402具有可用性水平。响应于分路故障通知214，该方法600可以包括在馈电设备212处停止向具有不满足阈值可用性水平的对应可用性水平的任何通信干线400、402输送电力。每个通信干线400、402可能通过具有低于99.9％的通信输送成功率而具有低可用性。通信交换机可以将多个通信干线400、402中的两个或更多个互连，所述多个通信干线400、402形成沿水体底面设置的通信干线网络220，并将第一干线终端110a耦合到第二干线终端110b。在一些示例中，方法600包括在耦合到每个通信电缆的备用信号放大器300(即备用激光泵浦302b)处接收失效通知214，该失效通知214指示主信号放大器300(即主激光泵浦302a)放大多个通信干线400、402中的通信电缆402的信号266的失效。响应于接收到失效通知，方法600可以包括在备用放大器300(即备用激光泵浦302b)处放大沿着与主信号放大器300相关联的对应通信电缆402传送的信号266。每个通信电缆402可以包括通过具有低于99.9％(或三个九)的通信输送成功率而具有低可用性的光纤电缆422。每个通信干线400可以包括多个光纤422和电导体430。电导体430可以包括铜或铝中的至少一种。
这里描述的系统和技术的各个实施方式可以在数字电子和/或光电路、集成电路、专门设计的ASIC(专用集成电路)、计算机硬件、固件、软件和/或其组合中实现。这些不同的实施方式可以包括在一个或多个计算机程序中的实施方式，这些计算机程序可以在包括至少一个可编程处理器、至少一个输入设备和至少一个输出设备的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用的或通用的，被耦合以从存储系统接收数据和指令，以及向存储系统传输数据和指令。
这些计算机程序(也称为程序、软件、软件应用或代码)包括用于可编程处理器的机器指令，并且可以用高级过程和/或面向对象的编程语言和/或汇编/机器语言来实施。这里使用的术语“机器可读介质”和“计算机可读介质”是指用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任何计算机程序产品、非暂时性计算机可读介质、装置和/或设备(例如，磁盘、光盘、存储器、可编程逻辑器件(PLD))，包括接收机器指令作为机器可读信号的机器可读介质。术语“机器可读信号”是指用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任何信号。
已经描述了多个实施方式。然而，应当理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。因此，其它实施方式也在所附权利要求书的范围内。

Claims (29)

1.一种通信系统(200、200a-e)，包括：
第一干线终端(110、110a)；
第二干线终端(110、110b)；
多个通信干线(222、400)，所述多个通信干线(222、400)沿着水体底面设置，每个通信干线(222、400)将所述第一干线终端(110、110a)耦合到所述第二干线终端(110、110b)，每个通信干线(222、400)包括至少一个信号放大器(300)，所述至少一个信号放大器(300)被配置成放大沿着对应的通信干线(222、400)传送的信号(266)；以及
馈电设备(212)，所述馈电设备(212)耦合到所述多个通信干线(222、400)，所述馈电设备(212)被配置成：
沿着每个通信干线(222、400)输送电力以给所述通信干线(222、400)的至少一个信号放大器(300)供电；
接收故障通知(214)，所述故障通知(214)识别沿着所述多个通信干线(222、400)的故障通信干线(222、400)的电缆切断故障或电分路故障；
响应于识别所述电缆切断故障的所述故障通知(214)，将业务从所述故障通信干线(222、400)路由到至少一个非故障通信干线(222、400)；以及
响应于识别所述电分路故障的所述故障通知(214)，停止沿着至少一个通信干线(222、400)的电力输送。
2.根据权利要求1所述的通信系统(200、200a-e)，其中，所述第一干线终端和所述第二干线终端(110、110a-b)中的每一个包括软件定义的联网控制器，所述软件定义的联网控制器被配置成将业务从所述故障通信干线(222、400)重新路由到所述至少一个非故障通信干线(222、400)。
3.根据权利要求1所述的通信系统(200、200a-e)，其中，每个通信干线(222、400)具有可用性水平，并且响应于所述故障通知(214)，所述馈电设备(212)停止向具有不满足阈值可用性水平的对应可用性水平的任何通信干线(222、400)的电力输送。
4.根据权利要求1所述的通信系统(200、200a-e)，其中，每个通信干线(222、400)通过具有低于99.9％的通信输送成功率而具有低可用性。
5.根据权利要求1所述的通信系统(200、200a-e)，进一步包括：通信干线网络(220、220a-e)，所述通信干线网络(220、220a-e)沿着所述水体底面设置，并将所述第一干线终端(110、110a)耦合到所述第二干线终端(110、110b)，所述通信干线网络(220、220a-e)包括：
所述多个通信干线(222、400)；以及
通信交换机(217)，所述通信交换机(217)将所述多个通信干线(222、400)中的两个或更多个通信干线互连。
6.根据权利要求1所述的通信系统(200、200a-e)，进一步包括：中间单元，所述中间单元连接到所述第一干线终端和所述第二干线终端(110、110a-b)之间的一个或多个通信干线(222、400)，所述一个或多个通信干线(222、400)包括多个通信电缆(224)，所述中间单元包括：
主信号放大器(300)的群组，每个主信号放大器(300)耦合到所述通信干线(222、400)的对应的通信电缆(224)，并且被配置成放大该对应的通信电缆(224)的信号(266)；以及
备用信号放大器(300)，所述备用信号放大器(300)耦合到两个或更多个通信电缆(224)并且被配置成：
接收失效通知(214)，所述失效通知(214)指示信号放大器(300)的所述群组中的主信号放大器(300)中的一个的失效；以及
响应于接收到所述失效通知(214)，放大沿对应的通信电缆(224)传送的信号(266)。
7.根据权利要求6所述的通信系统(200、200a-e)，其中，每个通信电缆(224)包括通过具有低于99.9％的通信输送成功率而具有低可用性的光纤电缆(224)。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的通信系统(200、200a-e)，其中，每个通信干线(222、400)包括：
多个光纤(422)；以及
电导体(430)。
9.根据权利要求8所述的通信系统(200、200a-e)，其中，所述电导体(430)包括铜或铝中的至少一个。
10.一种用于光通信的方法(600)，包括：
将电力从第一干线终端(110、100a)的馈电设备(212)输送到沿水体底面设置的多个通信干线(222、400)，每个通信干线(222、400)将所述第一干线终端(110、110a)耦合到第二干线终端(110、110b)，每个通信干线(222、400)包括至少一个信号放大器(300)，所述至少一个信号放大器(300)被配置成放大沿着对应的通信干线(222、400)传送的信号(266)，所输送的电力用于为每个通信干线(222、400)的所述至少一个信号放大器(300)供电；
在所述馈电设备(212)处接收分路故障通知(214)，所述分路故障通知(214)识别沿着所述多个通信干线(222、400)中的故障通信干线(222、400)的电分路故障；以及
响应于所述分路故障通知(214)，在所述馈电设备(212)处停止沿着至少一个通信干线(222、400)的电力输送。
11.根据权利要求10所述的方法(600)，其中，每个通信干线(222、400)具有可用性水平，并且响应于所述分路故障通知(214)，在所述馈电设备(212)处停止向具有不满足阈值可用性水平的对应可用性水平的任何通信干线(222、400)的电力输送。
12.根据权利要求10所述的方法(600)，其中，每个通信干线(222、400)通过具有低于99.9％的通信输送成功率而具有低可用性。
13.根据权利要求10所述的方法(600)，其中，通信交换机(217)将所述多个通信干线(222、400)中的两个或更多个通信干线互连形成沿所述水体底面设置的通信网络(220)，并将所述第一干线终端(110、110a)耦合到所述第二干线终端(110、110b)。
14.根据权利要求10所述的方法(600)，进一步包括：
在耦合到所述多个通信干线(222、400)中的两个或更多个通信电缆(222)的备用信号放大器(300)处接收失效通知(214)，所述失效通知(214)指示主信号放大器(300)放大所述多个通信干线(222、400)中的通信电缆(222)的信号(266)的失效；以及
响应于接收到所述失效通知(214)，在所述备用信号放大器(300)处放大沿着与所述主信号放大器(300)相关联的对应的通信电缆(222)传送的信号(266)。
15.根据权利要求14所述的方法(600)，其中，每个通信电缆(222)包括通过具有低于99.9％的通信输送成功率而具有低可用性的光纤电缆(422)。
16.根据权利要求10至15中的任一项所述的方法(600)，其中，每个通信干线(222、400)包括：
多个光纤(422)；以及
电导体(430)。
17.根据权利要求16所述的方法(600)，其中，所述电导体(430)包括铜或铝中的至少一个。
18.一种通信系统(200、200a-e)，包括：
第一干线终端(110、110a)；
第二干线终端(110、110b)；
至少一个通信干线(222，400)，所述至少一个通信干线(222，400)沿着水体底面设置并将所述第一干线终端(110、110a)耦合到所述第二干线终端(110、110b)，所述至少一个通信干线(222、400)包括多个通信电缆(222)；以及
中间单元，所述中间单元连接到所述第一干线终端和所述第二干线终端(110、110a-b)之间的所述至少一个通信干线(222、400)，所述中间单元包括：
主信号放大器(300)的群组，每个主信号放大器(300)耦合到对应的通信电缆(222)并且被配置成放大沿着该对应的通信电缆(222)传送的信号(266)；以及
单个备用信号放大器(300)，所述单个备用信号放大器(300)耦合到所述通信电缆(222)中的两个或更多个通信电缆并且被配置成：
接收失效通知(214)，所述失效通知(214)指示所述主信号放大器(300)中的一个已失效；和
响应于接收到所述失效通知(214)，放大沿着已失效的所述主信号放大器(300)相对应的通信电缆(222)传送的信号(266)。
19.根据权利要求18所述的通信系统(200、200a-e)，进一步包括通信干线网络(220、220a-e)，所述通信干线网络(220、220a-e)沿着所述水体底面设置，并将所述第一干线终端(110、110a)耦合到所述第二干线终端(110、110b)，所述通信干线网络(220、220a-e)包括：
所述多个通信电缆(222)；以及
通信交换机(217)，所述通信交换机(217)将所述多个通信电缆(222)中的两个或更多个互连。
20.根据权利要求18所述的通信系统(200、200a-e)，进一步包括：通信干线网络(220、220a-e)，所述通信干线网络(220、220a-e)沿着所述水体底面设置并将所述第一干线终端(110、110a)耦合到所述第二干线终端(110、110b)，所述通信干线网络(220、220a-e)包括：
通信干线(222、400)；以及
通信交换机(217)，所述通信交换机(217)将所述通信干线(222、400)互连。
21.根据权利要求18至20中的任一项所述的通信系统(200、200a-e)，其中，每个通信干线(400、402)包括：
多个光纤(422)；以及
电导体(430)。
22.根据权利要求21所述的通信系统(200、200a-e)，其中，所述电导体(430)包括铜或铝中的至少一个。
23.一种通信系统(200、200a-e)，包括：
第一干线终端(110、110a)；
第二干线终端(110、110b)；
通信干线网络(220、220a-e)，所述通信干线网络(220、220a-e)沿着水体底面设置，并将所述第一干线终端(110、110a)耦合到所述第二干线终端(110、110b)，所述通信干线网络(220、220a-e)包括：
通信干线(222、400)；
通信交换机(217)，所述通信交换机(217)将所述通信干线(222、400)互连；以及
中间单元，所述中间单元连接到所述第一干线终端和所述第二干线终端(110、110a-b)之间的每个通信干线(222、400)，每个通信干线(222、400)包括多个通信电缆(222)，所述中间单元包括：
主信号放大器(300)的群组，每个主信号(266)放大器(300)耦合到对应的通信干线(222、400)的对应的通信电缆(222)，
并且被配置成放大该对应的通信电缆(222)的信号(266)；以及备用信号放大器(300)，所述备用信号放大器(300)耦合到对应的通信干线(222、400)的对应的通信电缆(222)中的两个或更多个，所述备用信号放大器(300)被配置成：
接收失效通知(214)，所述失效通知(214)指示所述主信号放大器(300)中的一个已失效；以及
响应于接收到所述失效通知(214)，放大沿着与已失效的所述主信号放大器(300)相对应的通信电缆(222)传送的信号(266)；以及
馈电设备(212)，所述馈电设备(212)耦合到所述通信干线网络(220、220a-e)，所述馈电设备(212)被配置成：
沿着每个通信干线(222、400)输送电力以给对应的中间单元和/或所述交换机(232)供电；
接收分路故障通知(214)，所述分路故障通知(214)识别沿着所述通信干线(222、400)中的故障通信干线(222、400)的电分路故障；以及
响应于所述分路故障通知(214)，停止沿着至少一个通信干线(222、400)的电力输送。
24.根据权利要求23所述的通信系统(200、200a-e)，其中，每个通信干线(222、400)包括与所述馈电设备(212)电通信的电导体(430)。
25.根据权利要求24所述的通信系统(200、200a-e)，其中，所述电导体(430)包括铜或铝中的至少一个。
26.一种通信系统(200、200a-e)，包括：
第一干线终端(110、110a)；
第二干线终端(110、100b)；
通信干线网络(220、220a-e)，所述通信干线网络(220、220a-e)包括沿着水体底面设置的第一通信干线和第二通信干线(222、400)，并将所述第一干线终端(110、110a)耦合到所述第二干线终端(110、110b)，每个通信干线(222、400)包括光纤对(422、422a/b)，所述通信干线网络(220、220a-e)包括：
中继器(230)，所述中继器(230)设置在所述第一通信干线和所述第二通信干线(222、400)上；
第一电力电缆(224、224a)，所述第一电力电缆(224、224a)从所述第一干线终端(110、100a)延伸到所述第二干线终端(110、110b)，并且被配置成向与所述第一通信干线(222a)相关联的中继器(230)供电；以及
第二电力电缆(224、224b)，所述第二电力电缆(224、224b)从所述第一干线终端(110、100a)延伸到所述第二干线终端(110、100b)，并且被配置成向与所述第二通信干线(222b)相关联的中继器(230)供电；以及
控制器(213)，所述控制器(213)被配置成通过以下操作来控制到所述通信干线网络(220、220a-e)的电力输送：
识别将不被对应的一个或多个电力电缆(224)供电的一个或多个中继器(230)；
将对所识别的一个或多个中继器(230)的供电旁路；
接收故障通知(214)，所述故障通知(214)识别所述第一通信干线和所述第二通信干线(222a、222b)中的故障通信干线(222、400)；以及
响应于接收到所述故障通知(214)：
重新评估将不被所述对应的一个或多个电力电缆(224)供电的所述一个或多个中继器(230)的所述识别；以及
将对所重新评估的所识别的一个或多个中继器(230)的供电旁路。
27.根据权利要求26所述的通信系统(200、200a-e)，其中，所述通信干线网络(220、220a-e)进一步包括网络交换机(232)，所述网络交换机(232)具有连接所述第一通信干线和所述第二通信干线(222a、222b)的第一连接器和连接所述第一电力电缆和所述第二电力电缆(224、224a-b)的第二连接器。
28.根据权利要求27所述的通信系统(200、200a-e)，其中，所述故障通知(214)识别沿所述故障通信干线(222、400)的电缆切断故障或电分路故障，并且所述控制器(213)进一步被配置成：
响应于所述故障通知(214)识别所述电缆切断故障，将业务从所述故障通信干线(222、400)路由到非故障通信干线(222、400)；以及
响应于所述故障通知(214)识别所述电分路故障，停止沿着至少一个通信干线(222、400)的电力输送。
29.根据权利要求26至28中的任一项所述的通信系统(200、200a-e)，其中，所述控制器(213)包括位于所述第一干线终端(110、110a)处的第一软件定义的联网控制器和位于所述第二干线终端(110、100b)处的第二软件定义的联网控制器。
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