[實用新型]一種水下遙控通信網絡

有效

• 申請號: 201420411657.2
• 申請日: 2014-07-24
• 公開（公告）號: CN204013539U
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 徐國華;夏英凱;趙寅;秦元慶;向先波;趙春城
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H04B10/032
• 分類號: H04B10/032;H04Q11/00;H04B13/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 梁鵬

技術領域

本實用新型涉及一種水下遙控通信網絡，特別涉及一種具有較高的冗余性和可擴展性的水下遙控通信網絡，屬于通信技術領域。

背景技術

水下作業環境復雜，且作業設備的非線性、時變性和交叉耦合性非常嚴重，對于各控制部件的協同工作，尤其是對信息傳輸的實時性、穩定性、可靠性和冗余性等提出了很高的要求，因此通信網絡的穩定可靠是水下作業的關鍵。水下通信網絡由于組網面積大、網絡鏈路長、水下環境惡劣，網絡結構更易發生損壞且維護難度大，因而相對于地上網絡結構，其對網絡系統的可靠性要求更高。

現有技術的水下通信網絡拓撲結構一般采用單總線型的網絡結構，這種結構簡單明了、易于實現，但總線一旦堵塞，系統的通信就面臨著崩潰的危險，系統可靠性較差；從軟件層面來看，水下作業的底層通信一般采用點對點的通信方式，總體控制形式多為集中控制型，即設計一個主控通信節點，在其他模塊上安裝通信子節點，由主控通信節點對整個系統的通信進行統一的調度。這種模式易造成主控通信節點工作量過大，一旦損壞，將會對整個系統帶來巨大的危害。顯然，現有技術的單總線、集中控制型通信網絡，無法滿足水下通信網絡對于穩定性、可靠性的要求。

【光通信技術】2013年第2期，論文“一種雙環自愈型水下光纖通信傳輸系統”，公開了一種高可靠性的雙環自愈型水下光纖數據傳輸系統，利用2芯光纖組成單纖雙向雙環網，每個節點的4個光口互為備份進行通信，從而形成兩條并行、可相互備用的通信網絡，使得節點間出現單纖故障、雙纖故障等情況時，都能保障信息傳輸通道的暢通，顯著提高水下通信系統的可靠性，可廣泛應用于水下傳感器信號大面積組網傳輸，包括用于港口、海上鉆井平臺和油碼頭等設施的安全防范及水下武器試驗信息采集。

但是，上述文獻公開的雙環型通信網絡仍然存在明顯的缺陷與不足：一是僅有網絡鏈路(光纖)的備份，所有的控制設備均未進行備份，而控制設備在環網中處于網絡節點位置，當任一控制節點出現故障即中斷整個網絡，嚴重降低了網絡的冗余程度和容錯性；

二是通信網絡由兩條并列的環網組成，無論如何擴展都僅有兩個環網，網絡的可擴展性較差，且任意擴展都勢必改變原有的部分網絡，安裝維護不便；

三是環網結構各控制設備相互連接形成環網，各控制節點的運行相互影響、不能獨立，環網結構無法形成可靠性更高的分布式通信網絡；

四是水上水下的所有網絡鏈路均采用光纖，網絡硬件成本過高，且對于可以適用網絡電纜的水上網絡部分也采用光纖布網，存在結構浪費，整個網絡成本過高而不利于推廣應用。

實用新型內容

本實用新型的目的旨在克服現有技術的水下通信網絡存在的冗余程度和容錯性低、可擴展性差、不便于形成可靠性高的分布控制網絡、硬件成本過高等缺陷，提供一種水下遙控通信網絡，網絡中的所有控制設備、網絡鏈路均設有備份，網絡冗余程度和容錯性很高，整個網絡由第二環網和建立在第二環網上的若干并列的第一環網組成多網交叉的網絡結構，網絡可擴展性強，有利于形成可靠性高的分布式控制系統，整個網絡結構清晰、設計合理、成本低廉。

為了實現上述目的，本實用新型通過以下技術方案實現：一種水下遙控通信網絡，所述水下遙控通信網絡包括水上網絡和水下網絡，所述水上網絡包括n個位于水上的控制器，以及位于水上的第一交換機和第二交換機，所述每個位于水上的控制器具有兩個相連的CPU，所述兩個CPU的網口分別與第一交換機、第二交換機連接，所述第一交換機和第二交換機之間通過網線連接，所述每個位于水上的控制器與第一交換機、第二交換機形成一個獨立的第一環網；所述水下網絡包括n個位于水下的控制器，以及位于水下的第三交換機和第四交換機，所述每個位于水下的控制器具有兩個相連的CPU，所述兩個CPU的網口分別與第三交換機、第四交換機連接，所述第三交換機和第四交換機之間通過網線相連，所述每個位于水下的控制器與第三交換機、第四交換機形成一個獨立的第一環網；所述水上網絡還包括水上光端機，所述水下網絡還包括水下光端機，所述第一交換機、第二交換機分別與水上光端機相連，所述第三交換機、第四交換機分別與水下光端機相連，所述水上光端機和水下光端機通過光纖相連接，所述第一交換機、第二交換機、第三交換機、第四交換機、水上光端機、水下光端機組成第二環網。