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光电复合海缆助海洋信息系统三网融合
作者:新发线缆有限公司 来源:http://www.tjxfxl.com 日期:2017-5-12 11:43:56
  海洋信息系统是由空中、水面、水下组成的立体系统。其中,由各类水下设施和海底电缆构成的缆系水下系统是海洋信息系统的重要组成部分,缆系水下系统主要由海底通信网、海洋观测网和海洋警戒网等三大海缆网络组成。事实上,相互独立的海缆网络完全有可能互相交叉或重叠,造成了路由和登陆点等资源的消耗,还可能在某些区域海缆重复布放,对施工造成困难、对网络安全运行构成威胁。正因如此,海洋信息系统水下三网融合呼之欲出。
        “由于具体用途和功能及水下设施的性能有所不同,海底通信网、海洋观测网和海洋警戒网三大网络通常是相互独立的。基于光电技术所应用的传输和传感技术互相渗透和三大网络之间的天然联系,三网在某些层面是可以融合的,至少三大网络的主干通道是可以公用的,三网融合是必然趋势。”近期,江苏通光集团有限公司副总经理黄俊华在第三届全国海底光缆通信技术研讨会暨首届全国海缆技术论坛上表示。此次,黄俊华主笔的  《海洋信息系统中水下三网融合的探讨》获得本届论坛唯一的优秀论文一等奖。
         三大海缆网络简析
海底通信网可分为无中继海缆系统和有中继海缆系统。无中继海缆系统,是指水下不设有源中继器(但可有水下无源放大器)的系统,采用当前最先进的光纤技术和传输技术(如泵光放大)后,端对端单跨的最大传输距离约为500千米。用于无中继系统的海光缆可不含导体,也可含有用于检测的导体。
有中继海缆系统,是指水下设有有源中继放大器的系统,在采取了适当的技术(如色散补偿等)后,两个有源中继器的间距约为70~120千米,系统的端对端传输距离可超过1万千米(如跨洋洲际海缆)。用于有中继系统中的海光缆必须含有导体,用于不间断地向水下中继器馈电。
        海底观测网中海缆网络承担着信息传输和馈电的两大功能,关键技术和部件主要有:适合海洋环境的传感仪器,如各类原位化学分析仪器、动力环境分析仪器等;满足在观测水深下可靠工作的干线和支线接驳盒,它为光和电的接续、集中、分配、处理、放大或转换等组件提供保护;水下连接件,包括固定或活动的电、光或电光混合的接插件;在工作水深环境下机、电、光性能满足要求的水密线缆。
海洋警戒网与海洋观测网在原理上并无原则区别,主要是传感器的类型和布放位置有所不同。
        “光电复合海缆才能助力水下三网融合,光电复合海缆分为单极海缆和多级海缆。‘单极’是指缆内只有一个馈电元件,当今的有中继通信系统应用的几乎都是单极缆,它们的特点是光纤数量不高,馈送的恒直电流较小,由直流高压馈电,以海洋构成输电回路。三网融合后,海缆的光纤数量和输电容量都会增大。‘多极’是指缆内有两个及以上互相绝缘的馈电元件,电单元的直流电阻主要取决于铜导体的截面积,直流耐压主要取决于绝缘层厚度。如要求更小的直流电阻和更高的绝缘耐压,则缆结构和成本均会增大。”黄俊华介绍说。
        三网融合任重道远
        “点对点的通信系统、单个或少数几个测量观测节点和传感器组成的观测系统或警戒系统相对还比较简单,但把它们自身组网就不那么简单,三网融合后的组网就更复杂。三网融合海网的规划设计、安全可靠运行和长期维护及管理机制需要进一步研究探索。”黄俊华如是说。
        首先,馈电系统对三大网络都是不可缺少的。在海底通信系统中用海缆串联水下中继器的高电压、小电流的恒流馈电已很成熟,而测量、观测仪器和传感器不大可能全部串联供电。需要进一步研究并联或串并联馈电系统的方式、方法和可靠性。
        其次,馈电设备并不是一个相对简单的直流高压发生器或再加上一些控制功能,要真正实用化,除了对全范围馈电的长期稳定度有要求,至少还需要具有对馈电系统遥测、遥控、报警和管理等功能;为了对海缆故障定位,通常应能输出一个小于500毫安直流恒流并叠加低频交流;从安全角度考虑,应具有为海缆和系统放电的假负荷并进行切换,可与海缆系统完全绝缘隔离。还需要有防强电和防雷击功能。
        再次,对海网中的线缆,要求主干海缆不仅要承受高电压,还要承载比通信缆至少大数倍的大电流;支线缆基本是多极的,从传输距离考虑,导电线芯也应有较小的直流电阻;次接驳盒与仪器或传感部件的连接缆,应是与海水比重接近且柔软的水密电(光)缆。
        除此之外,三网融合海网中的节点很多,大量的节点需要在水下接驳和插拔,多端口的水下接驳盒和光、电湿插拔连接器是必需的,还要考虑对这些接口的管理和监控。并不是通信系统才需要水下中继,在传输距离受限时,观测和警戒系统也需要中继,这就要求有些水下接驳盒带中继功能。对一个多功能、多接点的海网,还要考虑可维护、可扩展和抗打击能力,跨层网络通信协议和接口都需要有规范支持。