[發明專利]一種基于時分空分復用的有中繼海底光纜擾動監測系統

在審

• 申請號: 201911358654.0
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111181631A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 岳耀笠;唐超;王航;劉鵬飛;童章偉;付益
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十四研究所
• 主分類號: H04B10/071
• 分類號: H04B10/071;H04B10/077
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 歐陽波

本發明為一種基于時分空分復用的有中繼海底光纜擾動監測系統，探測光源接下行中繼放大器、光纖干涉儀，經本段下行傳輸光纖接下一段下行中繼放大器。探測光信號在每段傳輸光纖產生后向瑞利散射信號,在光纖干涉儀與本地光信號相干，產生該段海底光纜的擾動監測信號，經濾波器、光纖耦合器進入上行傳輸光纖的一根上行光纖回傳到解調設備。光信號脈沖寬度是每中繼段往返延時的n倍,上行傳輸光纖中含至少n根上行光纖。解調設備根據不同上行光纖及脈沖前沿時間區分各段擾動監測信號，分析預警各段海底光纜的狀態。本發明基于OFDR、時分和空分復用將擾動監測信號直接回傳到解調設備，實現1000km以上的海底光纜的分段擾動監測和定位。

技術領域

本發明涉及一種分布式光纖傳感系統，具體涉及用于長跨距物理安全監測的、上行傳輸擾動監測信號時分復用和空分復用結合的岸基探測的一種基于時分空分復用的有中繼海底光纜擾動監測系統。

背景技術

海底光纜是鋪設在海底的通信傳輸線纜，是國際互聯網和其他水下光網絡的重要組成部分。但是海底光纜很容易受損，如地震、船錨及漁網等均有可能破壞海底光纜，甚至還可能有人為破壞。目前有電中繼海底光纜的每一段都接有一個中繼放大器，以補償光信號在此段光纖上的傳輸損耗，將光信號放大至原有功率水平。此類有電中繼海底光纜一般采用COTDR(Coherent Detection OTDR相干檢測光時域反射計，OTDR Optical TimeDomain Reflectometer，光時域反射儀)實現光纖鏈路的健康檢測，具有檢查整個光纖鏈路上各放大器的信號增益、光纜是否斷裂以及對斷點定位等功能。

但COTDR不能實現類似φ-OTDR的光纜擾動監測功能，也就無法對破壞行為實時預警，無法為制止破壞行為提供技術保障。

當前陸地上使用的光纜擾動監測技術，最大僅支持約100km的監測范圍，雙端檢測也僅能達到200km,無法跨過海底光纜的中繼放大器，無法滿足有電中繼海底光纜超長跨距監測范圍的要求。

光頻域反射儀OFDR是1990年代逐步發展起來的一種高分辨率的光纖測量技術，與常用的光時域反射儀OTDR不同的是，OTDR通過發射時域脈沖信號、檢測脈沖飛行時間、利用脈沖飛行時間和目標距離成正比的關系進行光纖診斷測量，而OFDR通過發射連續調頻激光信號、檢測目標反射光與本振光的差拍頻率、利用差拍頻率和目標距離成正比的關系進行光纖診斷測量。OFDR比OTDR靈敏度高、分辨率高，但OFDR的調頻光源技術難度大、成本高，擾動信號的相位解調難度大，因此目前尚未見用于海底光纜擾動監測的報道。

目前研發的基于水下采樣的有中繼海底光纜擾動監測系統，采用OFDR技術，岸基光源發射的探測光信號跨中繼下行傳輸，分段檢測海底光纜擾動，每段分別以數字采樣回傳的方式，實現了1000km以上的長跨距有電中繼海底光纜的擾動監測。其中，采用調頻連續波技術的水下采樣有中繼海底光纜擾動監測系統比OTDR延伸技術的下行探測光信號的平均功率大，光信號放大的信噪比更高，更適合跨中繼的長距離探測。然而，使用數字采樣回傳，將不得不在海底中繼放大器或水下節點內增加有源模塊，降低了海底中繼器或水下節點的可靠性。

目前研發的基于岸基探測的有中繼海底光纜擾動監測系統，采用多波長調頻脈沖光源作為下行探測光信號，以擾動監測的模擬光信號直接回傳，相鄰各分段采用交替選擇擾動監測信號波長的方式與擾動監測信號時分復用相結合上行傳輸，避免了各分段擾動監測光信號差拍頻譜及光波長重疊、單纖無法進行復用的問題，僅占用一對光纖的幾個光波長信道就實現了DWDM模式下的海纜跨中繼擾動監測。但是，因為需要配置使用多波長的調頻脈沖光源，故存在海底光纜擾動監測設備成本高昂的問題。

發明內容