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光電復合海纜助海洋信息系統三網融合
作者:新發線纜有限公司 來源:http://www.ozqnpw.tw 日期:2017-5-12 11:43:56
  海洋信息系統是由空中、水面、水下組成的立體系統。其中,由各類水下設施和海底電纜構成的纜系水下系統是海洋信息系統的重要組成部分,纜系水下系統主要由海底通信網、海洋觀測網和海洋警戒網等三大海纜網絡組成。事實上,相互獨立的海纜網絡完全有可能互相交叉或重疊,造成了路由和登陸點等資源的消耗,還可能在某些區域海纜重復布放,對施工造成困難、對網絡安全運行構成威脅。正因如此,海洋信息系統水下三網融合呼之欲出。
        “由于具體用途和功能及水下設施的性能有所不同,海底通信網、海洋觀測網和海洋警戒網三大網絡通常是相互獨立的。基于光電技術所應用的傳輸和傳感技術互相滲透和三大網絡之間的天然聯系,三網在某些層面是可以融合的,至少三大網絡的主干通道是可以公用的,三網融合是必然趨勢。”近期,江蘇通光集團有限公司副總經理黃俊華在第三屆全國海底光纜通信技術研討會暨首屆全國海纜技術論壇上表示。此次,黃俊華主筆的  《海洋信息系統中水下三網融合的探討》獲得本屆論壇唯一的優秀論文一等獎。
         三大海纜網絡簡析
海底通信網可分為無中繼海纜系統和有中繼海纜系統。無中繼海纜系統,是指水下不設有源中繼器(但可有水下無源放大器)的系統,采用當前最先進的光纖技術和傳輸技術(如泵光放大)后,端對端單跨的最大傳輸距離約為500千米。用于無中繼系統的海光纜可不含導體,也可含有用于檢測的導體。
有中繼海纜系統,是指水下設有有源中繼放大器的系統,在采取了適當的技術(如色散補償等)后,兩個有源中繼器的間距約為70~120千米,系統的端對端傳輸距離可超過1萬千米(如跨洋洲際海纜)。用于有中繼系統中的海光纜必須含有導體,用于不間斷地向水下中繼器饋電。
        海底觀測網中海纜網絡承擔著信息傳輸和饋電的兩大功能,關鍵技術和部件主要有:適合海洋環境的傳感儀器,如各類原位化學分析儀器、動力環境分析儀器等;滿足在觀測水深下可靠工作的干線和支線接駁盒,它為光和電的接續、集中、分配、處理、放大或轉換等組件提供保護;水下連接件,包括固定或活動的電、光或電光混合的接插件;在工作水深環境下機、電、光性能滿足要求的水密線纜。
海洋警戒網與海洋觀測網在原理上并無原則區別,主要是傳感器的類型和布放位置有所不同。
        “光電復合海纜才能助力水下三網融合,光電復合海纜分為單極海纜和多級海纜。‘單極’是指纜內只有一個饋電元件,當今的有中繼通信系統應用的幾乎都是單極纜,它們的特點是光纖數量不高,饋送的恒直電流較小,由直流高壓饋電,以海洋構成輸電回路。三網融合后,海纜的光纖數量和輸電容量都會增大。‘多極’是指纜內有兩個及以上互相絕緣的饋電元件,電單元的直流電阻主要取決于銅導體的截面積,直流耐壓主要取決于絕緣層厚度。如要求更小的直流電阻和更高的絕緣耐壓,則纜結構和成本均會增大。”黃俊華介紹說。
        三網融合任重道遠
        “點對點的通信系統、單個或少數幾個測量觀測節點和傳感器組成的觀測系統或警戒系統相對還比較簡單,但把它們自身組網就不那么簡單,三網融合后的組網就更復雜。三網融合海網的規劃設計、安全可靠運行和長期維護及管理機制需要進一步研究探索。”黃俊華如是說。
        首先,饋電系統對三大網絡都是不可缺少的。在海底通信系統中用海纜串聯水下中繼器的高電壓、小電流的恒流饋電已很成熟,而測量、觀測儀器和傳感器不大可能全部串聯供電。需要進一步研究并聯或串并聯饋電系統的方式、方法和可靠性。
        其次,饋電設備并不是一個相對簡單的直流高壓發生器或再加上一些控制功能,要真正實用化,除了對全范圍饋電的長期穩定度有要求,至少還需要具有對饋電系統遙測、遙控、報警和管理等功能;為了對海纜故障定位,通常應能輸出一個小于500毫安直流恒流并疊加低頻交流;從安全角度考慮,應具有為海纜和系統放電的假負荷并進行切換,可與海纜系統完全絕緣隔離。還需要有防強電和防雷擊功能。
        再次,對海網中的線纜,要求主干海纜不僅要承受高電壓,還要承載比通信纜至少大數倍的大電流;支線纜基本是多極的,從傳輸距離考慮,導電線芯也應有較小的直流電阻;次接駁盒與儀器或傳感部件的連接纜,應是與海水比重接近且柔軟的水密電(光)纜。
        除此之外,三網融合海網中的節點很多,大量的節點需要在水下接駁和插拔,多端口的水下接駁盒和光、電濕插拔連接器是必需的,還要考慮對這些接口的管理和監控。并不是通信系統才需要水下中繼,在傳輸距離受限時,觀測和警戒系統也需要中繼,這就要求有些水下接駁盒帶中繼功能。對一個多功能、多接點的海網,還要考慮可維護、可擴展和抗打擊能力,跨層網絡通信協議和接口都需要有規范支持。
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