用于提供水下通信数据的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水下通信。
【背景技术】
[0002]水下通信网络的一个示例是所谓的海底网络。通常，在海底网络中，使用一个或多个分支单元来创建分支，该分支通常被配置为用于在海底网络的分支站点和光学主干之间提供连接。在海底网络中使用(多个)分支单元的一种应用是将来自石油和天然气平台或站点的一系列分支整合到海底主干。可以在主干上插入附加分支单元或休眠分支单元以在初始配置之后的后续阶段将计划外的平台连接至该海底主干。
【发明内容】
[0003]然而，这样的附加(计划外)平台的整合可能出现问题。实际上，在构建海底主干时，有时可能并不知道要整合至该网络的平台的确切位置。
[0004]如这里所使用的术语平台要被理解为涵盖了位于海岸上或者海平面上方或以下的固定或漂浮结构上的任意终端站点。
[0005]在安装骨干网之后产生例如在海床上将新的平台整合到该骨干网的需求的情况下，由于该平台可能距初始的骨干路由非常远的距离，所以执行这样的整合会变得非常困难或者甚至实际上是不可能的(由于信号衰减或退化)。如以上所提到的，将平台整合到骨干中通常是通过在该骨干上的方便位置增加分支单元并且从该分支单元向该平台延伸分支来实现的。然而，在向平台延伸这样的分支时存在着限制。
[0006]一种这样的限制是由于沿分支进行传播的通信数据通常要经历衰减的事实。在已知的海底系统中，分支通常以无中继器的配置进行安装。术语无中继器在相关领域中是指并没有在其上安装中继器以执行诸如通信数据的再生、重新整形和/或重新放大之类的功能的海底线缆分段。由于从分支单元所延伸的已知分支通常是无中继器的，所以这样的分支的长度可能仅被局限于在该分支中传递的信号的功率在经历衰减之后保持在可接受水平的距离。
[0007]此外，出于安全的原因或者为了观察腐蚀的问题，用于石油&天然气应用的平台通常并不被允许接收高电力馈送(特别是具有通常在海底通信系统中使用的高电压，例如大约1kV或更高)。因此，尝试对分支中的电力进行增压从而使得通信数据能够到达平台通常都由于这样的安全或腐蚀的原因而被放弃。
[0008]由于在常规海底网络中分支是无中继器的，所以最大分支长度主要由从平台到主干上的第一光学放大器的光学功率预算所设定。当然，实际的线路设计更为复杂并且需要另外的考虑。
[0009]作为针对以上问题的解决方案，可以从平台使用附加的光学非中继增强或拉曼(Raman)泵浦机制来增加分支长度。然而，这种解决方案通常仅在信号增强方面提供了一定水平的改善，而这可能受制于某个极限和/或可能不足以应对长距离分支的要求。
[0010]本公开的一些实施例的特征在于一种用于在包括光学干线线缆的海底通信网络中使用的通信系统，该通信系统包括分支单元、包括第一导线路径和第二导线路径的光学线缆分段、中继器以及隔离和回送电路，其中该分支单元被配置为用于使得光学通信数据和电力能够在该光学干线线缆和线缆分段之间进行交换，并且该隔离和回送电路被配置为通过所述第一导线路径接收所述光学通信数据和所述电力，通过所述第二导线路径和分支单元将所述电力的至少一部分引回到该干线线缆中，并且通过第三导线路径将所述光学通信数据引向远程平台。
[0011]根据一些具体实施例，该隔离和回送电路被配置为从所述远程平台接收光学通信数据并且通过所述第二导线路径和分支单元将所述光学通信数据引向所述干线线缆。
[0012]根据一些具体实施例，该隔离和回送电路包括桥接路径，其被配置为用于通过所述第二导线路径和分支单元将所述电力的至少一部分引回到该干线线缆中。
[0013]根据一些具体实施例，该第一导线路径和第二导线路径包括在双导线光学线缆中。
[0014]根据一些具体实施例，该分支单元包括开关，其被配置为连接该光学线缆分段以及将其从光学干线线缆断开连接。
[0015]根据一些具体实施例，该隔离和回送电路被配置为用于连接至海底接地(seaearth)。
[0016]本公开的一些实施例特征在于一种用于在包括光学干线线缆的海底通信网络中进行通信的方法，该方法包括:
[0017]-通过第一导线路径从该干线线缆接收光学通信数据和电力；
[0018]-通过第二导线路径将所述接收的电力的至少一部分引回到该干线线缆中；并且
[0019]-通过第三导线路径将所述接收的光学通信数据引向远程平台。
[0020]根据一些具体实施例，该方法进一步包括从所述远程平台接收光学通信数据并且通过所述第二导线路径和分支单元将所述光学通信数据引向所述干线线缆。
[0021]根据一些具体实施例，该方法进一步包括连接所述第一导线路径和所述第二导线路径或者将它们从光学干线线缆断开连接。
[0022]根据一些具体实施例，该方法进一步包括将该隔离和回送电路连接至海底接地。
[0023]出于说明而并非限制的目的，本发明的这些以及另外的特征和优势借助于附图在以下描述以及权利要求中更为详细地进行描述。
【附图说明】
[0024]图1是连接至海底通信网络的根据一些实施例的通信系统的示例性示意表示。
[0025]图2是根据一些实施例的隔离和回送电路的示例性示意表示。
【具体实施方式】
[0026]在图1中，示出了一种示例性海底通信网络1，其与根据本公开一些实施例的通信系统2相连接。海底网络I可以是任意适当的类型，包括已经部署在水下的海底网络。
[0027]海底网络I可以包括干线线缆11以及一个或多个中继器12。该干线线缆可以将光学通信数据和电力从一个终端站点传递至该干线线缆11的不同端点上的另一个终端站点(该终端站点并未示出)。一个或多个中继器12可以在光学信号从一个终端站点向另一个终端站点进行传播时对其执行诸如重新放大、再生和重新整形之类的功能，由此对传播期间出现的任何信号衰减或退化进行补偿。海底网络I可以进一步包括其它部件和组件，由于它们对于理解这里的描述而言并无关联所以在图1中并未示出。
[0028]根据本公开，如以下将要描述的，通信系统2可以在沿干线线缆11 (也被称作主干)的任意位置被加入到海底网络I。通信系统2被配置为允许在干线线缆11和远程站点3之间进行光学通信数据的交换，上述远程站点3在这里被称作平台。可选地，通信系统2还可以被配置为向平台提供电力，虽然这样的电力可能明显低于能够在干线线缆11上所获取的功率(电压)。这在海底节点是待供给的平台的情况下是特别有用的。
[0029]通信系统2包括分支单元21，其被配置为允许在干线11和平台3之间进行光学通信数据的交换。分支单元21可以被安装在沿干线线缆11的任意方便位置。在实践中，分支单元21的位置主要取决于平台3的位置以便有利地选择对于特定设计而言便利的位置(例如，最接近平台3的位置)。
[0030]通信系统2进一步包括光学线缆分段22，后者包括第一导线路径23和第二导线路径24。该光学线缆分段在一端连接至分支单元21并且在另一端连接至隔离和回送电路26。第一导线路径23可以被配置为通过分支单元21将光学通信数据从干线线缆11传递至隔离和回送电路26，并且第二导线路径24可以被配置为通过分支单元21将光学通信数据从隔离和回送电路26传递至干线线缆11。还可以预见到其它的配置。
[0031]隔离和回送电路26可以位于充分接近于平台3的位置，而使得从隔离和回送电路26向平台3传播的光学通信数据并不会受到比可接受水平更多的衰减或退化。
[0032]通信数据的可能衰减和退化的可接受水平这一术语可以随情况的不同而有所变化。这样的水平因此可以由本领域技术人员根据每个应用的具体要求来确定。
[0033]为了对信号沿光学线缆分段22的长度传播时的衰减和/或退化进行补偿，通信系统2进一步包括沿光学线缆分段22的长度安装的一个或多个中继器25。一个或多个中继器25可以被配置为对包括光学通信数据的光学信号执行诸如重新放大、再生和重新整形之类的操作。要在光学线缆分段22上安装的中继器25的数量可以根据每个具体应用的要求来确定，从而确保光学通信数据以可接受的信号质量到达隔离和回送电路26。光学线缆分段22因此可以沿其从分支单元21向隔离和回送电路26的长度传递充足电力以对中继器进行馈送。
[0034]隔离和回送电路26被配置为用于通过第一导线路径23从分支单元21接收光学通信数据，并且将所述光学通信数据转发至平台3。此外，隔离和回送电路26被配置为用于通过第二导线路径24将所接收到的电力回送(重新引回)到分支单元21并且因此回送至干线线缆11。隔离和回送电路26的操作将参考图2更为详细地进行描述。
[0035]隔离和回送电路26所接收的光学通信数据(其沿通过第一导线路径的传播充分进行中继以保持可接受水平的信号质量)随后利用导线路径28而从隔离和回送电路26被转发至平台3，上述导线路径28可以是光学线缆。
[0036]另一方面，隔离和回送电路26所接收到的电力利用在隔离和回送电路26中所提供的回送路径27而通过第二导线路径24被回送到分支单元21。
[0037]以这种方式，在干线线缆11、分支单元21、第一导线路径23、回送路径27和第二导线路径24之间提供了返回至分支单元21和干线线缆11的串联连接。该串联连接提供了沿光学线缆分段的长度将电力传递至中继器，同时确保平台与能够在海底网络上获得的高电压隔离的可能性，由此避免了与操作人员安全相关的风险和/或与平台腐蚀相关的问题。该配置还确保了光学通信数据以可接受的信号质量被传递至充分接近于平台3的地方，其可以从那里被便利地被转发至平台3。
[0038]所要注意的是，该第一导线路径和第二导线路径在物理上可以是一个单一光学线缆(其包括电导线和光