一种海底光传输系统及其容灾方法

摘要

本申请提供了一种海底光传输系统及其容灾方法。该系统包括通过第一干路和第二干路连接的第一岸站和第二岸站；设置于干路上的至少一个分光单元，每个分光单元对应一个水下主节点，分光单元与对应的水下主节点通过第一下行支路光纤、第二下行支路光纤、第一上行支路光纤、第二上行支路光纤连接。在上行业务中，水下主节点的上行光信号能够双向传输到第一岸站和第二岸站，在下行业务中，第一岸站和第二岸站能够从两个方向发送下行光信号。这样，即使上行光信号在某一个方向传输故障，第一岸站或者第二岸站也可从另一个方向接收到上行光信号，即使下行光信号在某一个方向传输故障，水下主节点也可从另一个方向接收到下行光信号，实现业务的容灾能力。

权利要求

1.一种海底光传输系统，其特征在于，包括：第一岸站和第二岸站，所述第一岸站和所述第二岸站通过第一干路光纤和第二干路光纤连接，所述第一干路光纤用于从所述第一岸站向所述第二岸站方向传输光信号，所述第二干路光纤用于从所述第二岸站向所述第一岸站方向传输光信号；

至少一个分光单元，每个所述分光单元对应设置一个水下主节点，所述分光单元与所述水下主节点通过第一下行支路光纤、第二下行支路光纤、第一上行支路光纤和第二上行支路光纤连接；所述分光单元包括：第一分光器、第二分光器、第三分光器、第四分光器、第一光开关、第二光开关、第三光开关、第四光开关、第五光开关、第六光开关；

所述第一分光器设置于所述第一干路光纤的进光侧，用于从所述第一干路光纤中分出一路下行光信号，将从所述第一干路光纤中分出的下行光信号通过所述第一下行支路光纤发送给所述水下主节点，所述第一光开关设置于所述第一分光器与所述第一下行支路光纤之间，用于控制所述第一下行支路光纤中的下行光信号的通断；

所述第二分光器设置于所述第一干路光纤的出光侧，用于通过所述第一上行支路光纤接收所述水下主节点的上行光信号，将所述第一上行支路光纤中的上行光信号合入所述第一干路光纤中，所述第二光开关设置于所述第二分光器与所述第一上行支路光纤之间，用于控制所述第一上行支路光纤中的上行光信号的通断；

所述第三分光器设置于所述第二干路光纤的进光侧，用于从所述第二干路光纤中分出一路下行光信号，将从所述第二干路光纤中分出的下行光信号通过所述第二下行支路光纤发送给所述水下主节点，所述第三光开关设置于所述第三分光器与所述第二下行支路光纤之间，用于控制所述第二下行支路光纤中的下行光信号的通断；

其中，所述第一光开关和所述第三光开关用于通过通断控制使所述水下主节点从所述第一干路光纤和所述第二干路光纤择一接收所述下行光信号；

所述第四分光器设置于所述第二干路光纤的出光侧，用于通过所述第二上行支路光纤接收所述水下主节点的上行光信号，将所述第二上行支路光纤中的上行光信号合入所述第二干路光纤中，所述第四光开关设置于所述第四分光器与所述第二上行支路光纤之间，用于控制所述第二上行支路光纤中的上行光信号的通断；

所述第五光开关和所述第六光开关串联设置，用于形成所述第一分光器和所述第二分光器之间的光通路以及所述第三分光器和所述第四分光器之间的光通路；根据需要，所述第五光开关还可以用于在所述第一干路光纤中的光信号经过所述第一分光器时，将所述第一干路光纤中的光信号发送至所述第四分光器，以实现从所述第一干路光纤到所述第二干路光纤方向的光信号环回；根据需要，所述第六光开关还可以用于在所述第二干路光纤中的光信号经过所述第三分光器时，将所述第二干路光纤中的光信号发送至所述第二分光器，以实现从所述第二干路光纤到所述第一干路光纤方向的光信号环回；

所述水下主节点包括第一合波器、第二合波器、光放大器两个光电模块，以及，还包括滤波器和分光器中的任一个；

所述第一合波器的输入端与所述第一下行支路光纤和第二下行支路光纤连接，用于将所述第一下行支路光纤或第二下行支路光纤中的下行光信号发送给光放大器；

所述光放大器用于将接收到的光信号放大，然后将放大后的光信号发送给所述滤波器或所述分光器；

当所述水下主节点包括所述滤波器时，所述滤波器用于对接收到的光信号进行滤波，得到两个波长的光信号并发送给两个所述光电模块，每个所述光电模块接收其中一个波长的光信号；

当所述水下主节点包括所述分光器时，所述分光器用于将接收到的光信号分成两份，并发送给两个所述光电模块，每个所述光电模块接收其中一份光信号；

两个所述光电模块用于从所述滤波器或者所述分光器接收光信号，将接收到的光信号以光信号或者电信号的形式发送给次节点或者接驳盒设备；

两个所述光电模块还用于从所述次节点或者接驳盒设备接收电信号或者光信号，将接收到的电信号或者光信号以两个波长的光信号的形式并发送给第二合波器；

所述第二合波器用于对来自两个所述光电模块的光信号进行汇聚，得到包含两个波长的所述上行光信号，将所述上行光信号发送到所述第一上行支路光纤和所述第二上行支路光纤，以使所述上行光信号被所述第一岸站和所述第二岸站双向接收。

2.根据权利要求1所述的海底光传输系统，其特征在于，两个所述光电模块具体用于从所述滤波器或者所述分光器接收光信号，对接收到的光信号进行光电转换，得到相应的电信号并发送给所述次节点或者接驳盒设备；

两个所述光电模块还具体用于从所述次节点或者接驳盒设备接收电信号，对接收到的电信号进行电光转换，得到两个波长的光信号并发送给第二合波器。

3.根据权利要求1所述的海底光传输系统，其特征在于，两个所述光电模块具体用于从所述滤波器或者所述分光器接收光信号，对接收到的光信号进行光电转换和电光转换，将得到光信号发送给所述次节点或者接驳盒设备；

两个所述光电模块还具体用于从所述次节点或者接驳盒设备接收光信号，对接收到的光信号进行光电转换和电光转换，得到两个波长的光信号并发送给第二合波器。

4.根据权利要求1所述的海底光传输系统，其特征在于，所述海底光传输系统通过多个波分复用WDM通道传输光信号，其中一部分WDM通道用于传输所述上行光信号和所述下行光信号，所述上行光信号和所述下行光信号占用的WDM通道不同，其余WDM通道用于传输假光DL信号。

5.根据权利要求4所述的海底光传输系统，其特征在于，所述第一岸站和所述第二岸站向每个所述水下主节点发送的下行光信号均占用两个WDM通道，不同的所述水下主节点对应的WDM通道不同。

6.根据权利要求4所述的海底光传输系统，其特征在于，所述第一岸站和所述第二岸站在两个WDM通道上以时分复用或者报文段分配的方式向各个所述水下主节点发送所述下行光信号。

7.根据权利要求5所述的海底光传输系统，其特征在于，每个所述水下主节点向所述第一岸站和所述第二岸站发送的上行光信号均占用两个WDM通道，不同所述水下主节点发送的上行光信号占用的WDM通道不同。

8.根据权利要求4‑7任一项所述的海底光传输系统，其特征在于，当所述第二岸站与其邻近的所述分光单元之间发生干路光纤断缆故障时，所述第一岸站用于向各个所述分光单元发送监控信号；所述断缆故障的故障点附近的分光单元用于根据所述监控信号将所述第一干路光纤中的光信号回环至第二干路光纤中，其余所述分光单元用于根据监控信号切断其对应的所述水下主节点的任意一路上行光信号。

9.根据权利要求4‑7任一项所述的海底光传输系统，其特征在于，当所述第一岸站与其邻近的分光单元之间发生干路光纤断缆故障时，所述第二岸站用于向各个所述分光单元发送监控信号；与所述第一岸站临近的分光单元用于根据所述监控信号将所述第二干路光纤中的光信号回环至第一干路光纤中；其余分光单元用于根据监控信号切断其对应的所述水下主节点的任意一路上行光信号。

10.根据权利要求4‑7任一项所述的海底光传输系统，其特征在于，当任一所述水下主节点与所述分光单元之间发生支路光纤断缆故障时，所述第一岸站或者所述第二岸站用于向故障支路光纤上的所述分光单元发送监控信号；所述故障支路光纤上的所述分光单元用于根据所述监控信号切断故障支路光纤上的所述水下主节点的两路上行光信号；所述第一岸站和所述第二岸站用于将所述故障支路光纤上的所述水下主节点的上行光信号所占用的WDM通道使用假光信号补充。

11.根据权利要求4‑7任一项所述的海底光传输系统，其特征在于，当任一所述水下主节点发生故障时，所述第一岸站或者所述第二岸站用于向发生故障的所述水下主节点对应的所述分光单元发送监控信号；发生故障的所述水下主节点对应的所述分光单元用于根据所述监控信号切断发生故障的所述水下主节点的两路上行光信号；

所述第一岸站和所述第二岸站用于将发生故障的所述水下主节点的上行光信号所占用的WDM通道使用假光信号补充。

12.一种容灾方法，其特征在于，应用于权利要求1‑11任一项所述的海底光传输系统，所述方法包括：

所述第一岸站检测到所述第二岸站与其邻近的所述分光单元之间发生干路光纤断缆故障时，向各个所述分光单元发送监控信号；

与所述第二岸站临近的所述分光单元根据所述监控信号将所述第一干路光纤中的光信号回环至第二干路光纤中，其余所述分光单元根据监控信号切断其对应的所述水下主节点的任意一路上行光信号。

13.一种容灾方法，其特征在于，应用于权利要求1‑11任一项所述的海底光传输系统，所述方法包括：

所述第一岸站或者所述第二岸站在检测到任一所述水下主节点与所述分光单元之间发生支路光纤断缆故障时，向故障支路光纤上的所述分光单元发送监控信号；

所述故障支路光纤上的所述分光单元根据所述监控信号切断故障支路光纤上的所述水下主节点的两路上行光信号；

所述第一岸站和所述第二岸站将所述故障支路光纤上的所述水下主节点的上行光信号所占用的WDM通道使用假光信号补充。

14.一种容灾方法，其特征在于，应用于权利要求1‑11任一项所述的海底光传输系统，所述方法包括：

所述第一岸站或者所述第二岸站在检测到任一所述水下主节点发生故障时，向发生故障的所述水下主节点对应的所述分光单元发送监控信号；

发生故障的所述水下主节点对应的所述分光单元根据所述监控信号切断发生故障的所述水下主节点的两路上行光信号；

所述第一岸站和所述第二岸站将发生故障的所述水下主节点的上行光信号所占用的WDM通道使用假光信号补充。

说明书

一种海底光传输系统及其容灾方法

技术领域

[0001] 本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种海底光传输系统及其容灾方法。

背景技术

[0002] 海底观测网是人类观测海洋的新型平台，可实现海洋由海底到海面的全天候、原位、长期、连续、实时、高分辨率和高精度观测，对海洋科学发展起到重要的支撑作用。通过
海底观测网，科研人员可以在岸上实时监测深海实验，远程监测海底风暴潮、火山喷发、地
震、海啸、滑坡和赤潮等各种突发事件，更好地服务于国防建设、科学研究以及国民经济建
设。另外，海洋中还蕴藏着丰富的石油天然气、热液硫化物、矿藏结核和深海生物等资源，通
过海底观测网，可以对海洋的合理观测和研究，可以实现对海底资源的充分开发和有效保
护。

[0003] 为实现海底的长期、原位、实时观测，海底观测网的大量设备长期设置于海底，面临着传输距离长、电能供给难、海量数据传输难等问题。为解决这些问题，目前的海底观测
网通常采用光通信技术实现，即采用光电复合缆将电力和通信从陆地延伸到海底的观测设
备，岸上设备与海底设备之间通过光信号进行通信。

[0004] 图1是目前一种海底观测网的架构示意图。如图1所示，该海底观测网可以包括两个设置于岸上的岸上站点（以下简称岸站）和至少一个设置于海底的水下主节点（primary 
nod，PN）（图1示例性示出了两个水下主节点）。为便于描述，这里将两个岸站称作岸站A和岸
站B，将两个水下主节点称作第一主节点PN‑1和第二主节点PN‑2。每个水下主节点通过一个
光纤对和一个光分路器（brantching unit，BU）与岸站A和岸站B连接，例如，第一主节点PN‑
1通过光纤对1和第一光分路器BU‑1与岸站A和岸站B连接，第二主节点PN‑2通过光纤对2和
第二光分路器BU‑2与岸站A和岸站B连接。其中，光纤对中的一条光纤用于沿一个方向传输
光信号，例如，在光纤对1中，其中一条光纤用于沿岸站A→第一主节点PN‑1→岸站B的方向
传输光信号，另一条光纤用于沿岸站B→第一主节点PN‑1→岸站A的方向传输光信号。

[0005] 图1所示的海底观测网虽然实现了光信号在岸站与水下主节点之间的传输，但是在实际应用中存在一些问题，例如：

[0006] （1）每一个水下主节点之间与岸站之间都独占一个光纤对，因此，一个光纤对仅能够实现一个水下主节点与岸站之间的通信，导致光带宽的利用率比较低，不适用于对通信
带宽有一定要求的通信/观测混合网络、或者油气/观测混合网络；

[0007] （2）海底光纤在长距离通信时，需要使用海底中继器Repeater对光信号的进行放大加强，然而海底中继器所能够接入的光纤对数量是有限的，因此图1示出的海底观测网所
能够扩展的水下主节点的数量受海底中继器所能接入的光纤对数量的制约，导致扩展能力
较差。

[0008] （3）虽然水下主节点与岸站A和岸站B之间实现了双向通信，但是该还海底观测网不具备容灾能力，例如当光纤对中的其中一个光纤断开时，其中一个方向上的通信就会中
断。

[0009] 为了解决上述问题，目前一些海底观测网采用了波分复用（wavelength division multiplexing，WDM）与光分插复用器（optical add‑drop multiplexer，OADM）技术结合的
方案，该方案可以称作无频率再利用“no frequency reuse”OADM方案。在该方案中所有的
水下主节点共用一个光纤对，单条光纤上可以同时发送多束不同波长的激光，每个波长的
激光对应一个通道channel，多数波束不同的激光可以形成多个通道，每个水下主节点只占
用其中的几个通道。

[0010] 图2是本申请实施例示出的采用“no frequency reuse”OADM方案的海底观测网的架构示意图。如图2所示，在岸站A与岸站B之间的干路光纤上，光信号仅有一个传输方向，
即：从岸站A向岸站B方向传输，干路光纤上的分光单元采用光纤分光型分光单元，岸站至水
下主节点方向分配的波长通道为λ1和λ2。当来自岸站A的干路光信号（λ1和λ2）进入第一光
分路器BU‑1之后，第一光分路器BU‑1分离出一定比例的下行光信号（λ1和λ2），并传输至第
一主节点PN‑1；第一主节点PN‑1的上行光信号位于波长通道为λ3，由第一主节点PN‑1发送
给第一光分路器BU‑1，第一光分路器BU‑1将第一主节点PN‑1的上行光信号（λ3）合入到干路
光信号（λ1和λ2），通常为功率叠加，形成干路光信号（λ1、λ2和λ3），干路光信号（λ1、λ2和λ3）
继续向岸站B方向传输；当干路光信号（λ1、λ2和λ3）进入第二光分路器BU‑2之后，第二光分
路器BU‑2分离出一定比例的下行光信号（λ1、λ2和λ3），并传输至第二主节点PN‑2；第二主节
点PN‑2的上行光信号位于波长通道为λ4，由第二主节点PN‑2发送给第二光分路器BU‑2，第
二光分路器BU‑2将第二主节点PN‑2的上行光信号（λ4）合入干路光信号（λ1、λ2和λ3），形成
干路光信号（λ1、λ2、λ3和λ4），并继续向岸站B方向传输。

[0011] 图2所示的海底观测网虽然通过WDM和OADM技术提高了光带宽的利用率，但是在实际应用中依然存在一些问题，例如：

[0012] （1）光纤中无假光（dummy light，DL）信号，因此，在光通信网络设计时，无法灵活调节业务，非线性代价较大。

[0013] （2）业务信号没有双方向的1+1保护机制。其中，1+1保护机制是一种保护业务流的方式，是指信号的发送端在主备两个信道上发同样的信号，接收端在正常情况下选收主用
信道上的信号，在主用信道损坏时，通过切换选收备用信道中的信号而使主用业务得以恢
复。

[0014] （3）业务信号为单方向传输，即：只能从水下主节点至岸站A 或者只能从水下主节点至岸站B。

[0015] （4）由于目前海底中继器RPT设备一般工作在光功率锁定模式，因此，在没有DL信号的情况下，水下主节点中的上行光信号加入到干路光纤之后，对其他节点的业务质量影
响较大，严重时会导致业务无法传输。

[0016] 由此可见，目前的海底观测网方案，无法在具备高带宽、双向通信能力和1+1业务保护能力的情况下，同时具备容灾能力和良好的扩展性，可靠性差。

发明内容

[0017] 本申请实施例提供了一种海底光传输系统及其容灾方法，该海底光传输系统可用作海底观测网，能够实现海底观测网系统的业务信号的双方向的1+1保护，并且能够在海底
观测网系统的干路光纤或者支路光纤发生故障时实现业务保护和容灾过程，提高海底观测
网的可靠性。

[0018] 第一方面，本申请实施例提供了一种海底光传输系统，包括：第一岸站和第二岸站，第一岸站和第二岸站通过第一干路光纤和第二干路光纤连接，第一干路光纤用于从第
一岸站向第二岸站方向传输光信号，第二干路光纤用于从第二岸站向第一岸站方向传输光
信号；至少一个分光单元，每个分光单元对应设置一个水下主节点，分光单元与水下主节点
通过第一下行支路光纤、第二下行支路光纤、第一上行支路光纤和第二上行支路光纤连接；
分光单元包括：第一分光器、第二分光器、第三分光器、第四分光器、第一光开关、第二光开
关、第三光开关、第四光开关、第五光开关、第六光开关；第一分光器设置于第一干路光纤的
进光侧，用于从第一干路光纤中分出一路下行光信号，将从第一干路光纤中分出的下行光
信号通过第一下行支路光纤发送给水下主节点，第一光开关设置于第一分光器与第一下行
支路光纤之间，用于控制第一下行支路光纤中的下行光信号的通断；第二分光器设置于第
一干路光纤的出光侧，用于通过第一上行支路光纤接收水下主节点的上行光信号，将第一
上行支路光纤中的上行光信号合入第一干路光纤中，第二光开关设置于第二分光器与第一
上行支路光纤之间，用于控制第一上行支路光纤中的上行光信号的通断；第三分光器设置
于第二干路光纤的进光侧，用于从第二干路光纤中分出一路下行光信号，将从第二干路光
纤中分出的下行光信号通过第二下行支路光纤发送给水下主节点，第三光开关设置于第三
分光器与第二下行支路光纤之间，用于控制第二下行支路光纤中的下行光信号的通断；其
中，第一光开关和第三光开关用于通过通断控制使水下主节点从第一干路光纤和第二干路
光纤择一接收下行光信号；第四分光器设置于第二干路光纤的出光侧，用于通过第二上行
支路光纤接收水下主节点的上行光信号，将第二上行支路光纤中的上行光信号合入第二干
路光纤中，第四光开关设置于第四分光器与第二上行支路光纤之间，用于控制第二上行支
路光纤中的上行光信号的通断；第五光开关和第六光开关串联设置，用于形成第一分光器
和第二分光器之间的光通路以及第三分光器和第四分光器之间的光通路；根据需要，第五
光开关还可以用于在第一干路光纤中的光信号经过第一分光器时，将第一干路光纤中的光
信号发送至第四分光器，以实现从第一干路光纤到第二干路光纤方向的光信号环回；根据
需要，第六光开关还可以用于在第二干路光纤中的光信号经过第三分光器时，将第二干路
光纤中的光信号切换发送至第二分光器，以实现从第二干路光纤到第一干路光纤方向的光
信号环回；水下主节点包括第一合波器、第二合波器、光放大器、两个光电模块，以及，还包
括滤波器和分光器中的任一个；第一合波器的输入端与第一下行支路光纤和第二下行支路
光纤连接，用于将第一下行支路光纤或第二下行支路光纤中的下行光信号发送给光放大
器；光放大器用于将接收到的光信号放大，然后将放大后的光信号发送给滤波器或分光器；
当水下主节点包括滤波器时，滤波器用于对接收到的光信号进行滤波，得到两个波长的光
信号并发送给两个光电模块，每个光电模块接收其中一个波长的光信号；当水下主节点包
括分光器时，分光器用于将接收到的光信号分成两份，并发送给两个光电模块，每个光电模
块接收其中一份光信号；两个光电模块用于从滤波器或者分光器接收光信号，将接收到的
光信号以光信号或者电信号的形式发送给次节点或者接驳盒设备；两个光电模块还用于从
次节点或者接驳盒设备接收电信号或者光信号，将接收到的电信号或者光信号以两个波长
的光信号的形式并发送给第二合波器；第二合波器用于对来自两个光电模块的光信号进行
汇聚，得到包含两个波长的上行光信号，将上行光信号发送到第一上行支路光纤和第二上
行支路光纤，以使上行光信号被第一岸站和第二岸站双向接收。

[0019] 本申请实施例提供的技术方案，在上行业务中，水下主节点的上行光信号能够通过分光单元双向传输到第一岸站和第二岸站，这样，即使上行光信号在某一个方向出现传
输故障，第一岸站或者第二岸站也可从另一个方向接收到上行光信号，实现上行业务的容
灾能力；在下行业务中，第一岸站和第二岸站从两个方向向水下主节点发送下行光信号，水
下主节点通过分光单元选取一个方向的下行光信号进行接收，这样，即使下行光信号在某
一个方向出现传输故障，水下主节点也可从另一个方向接收到下行光信号，实现双方向的1
+1保护，使海底光传输系统具备上行业务的容灾能力。

[0020] 在一种实现方式中，两个光电模块具体用于从滤波器或者分光器接收光信号，对接收到的光信号进行光电转换，得到相应的电信号并发送给次节点或者接驳盒设备；两个
光电模块还具体用于从次节点或者接驳盒设备接收电信号，对接收到的电信号进行电光转
换，得到两个波长的光信号并发送给第二合波器。

[0021] 在一种实现方式中，两个光电模块具体用于从滤波器或者分光器接收光信号，对接收到的光信号进行光电转换和电光转换，将得到光信号发送给次节点或者接驳盒设备；
两个光电模块还具体用于从次节点或者接驳盒设备接收光信号，对接收到的光信号进行光
电转换和电光转换，得到两个波长的光信号并发送给第二合波器。

[0022] 在一种实现方式中，海底光传输系统通过多个波分复用WDM通道传输光信号，其中一部分WDM通道用于传输上行光信号和下行光信号，上行光信号和下行光信号占用的WDM通
道不同，其余WDM通道用于传输假光DL信号。

[0023] 在一种实现方式中，第一岸站和第二岸站向每个水下主节点发送的下行光信号均占用两个WDM通道，不同水下主节点对应的WDM通道不同。

[0024] 在一种实现方式中，第一岸站和第二岸站在两个WDM通道上以时分复用或者报文段分配的方式向各个水下主节点发送下行光信号。

[0025] 在一种实现方式中，每个水下主节点向第一岸站和第二岸站发送的上行光信号均占用两个WDM通道，不同水下主节点发送的上行光信号占用的WDM通道不同。

[0026] 在一种实现方式中，当第二岸站与其邻近的分光单元之间发生干路光纤断缆故障时，第一岸站用于向各个分光单元发送监控信号；与第二岸站临近的分光单元用于根据监
控信号将第一干路光纤中的光信号回环至第二干路光纤中，其余分光单元用于根据监控信
号切断其对应的水下主节点的任意一路上行光信号。

[0027] 在一种实现方式中，当第一岸站与其邻近的分光单元之间发生干路光纤断缆故障时，第二岸站用于向各个分光单元发送监控信号；与第一岸站临近的分光单元用于根据监
控信号将第二干路光纤中的光信号回环至第一干路光纤中；其余分光单元用于根据监控信
号切断其对应的水下主节点的任意一路上行光信号。

[0028] 在一种实现方式中，当任一水下主节点与分光单元之间发生支路光纤断缆故障时，第一岸站或者第二岸站用于向故障支路光纤上的分光单元发送监控信号；故障支路光
纤上的分光单元用于根据监控信号切断故障支路光纤上的水下主节点的两路上行光信号；
第一岸站和第二岸站用于将故障支路光纤上的水下主节点的上行光信号所占用的WDM通道
使用假光信号补充。

[0029] 在一种实现方式中，当任一水下主节点发生故障时，第一岸站或者第二岸站用于向发生故障的水下主节点对应的分光单元发送监控信号；发生故障的水下主节点对应的分
光单元用于根据监控信号切断发生故障的水下主节点的两路上行光信号；第一岸站和第二
岸站用于将发生故障的水下主节点的上行光信号所占用的WDM通道使用假光信号补充。

[0030] 第二方面，本申请实施例提供了一种容灾方法，该容灾方法可应用于第一方面及其任意实现方式提供的海底光传输系统。该方法包括：第一岸站检测到第二岸站与其邻近
的分光单元之间发生干路光纤断缆故障时，向各个分光单元发送监控信号；与第二岸站临
近的分光单元根据监控信号将第一干路光纤中的光信号回环至第二干路光纤中，其余分光
单元根据监控信号切断其对应的水下主节点的任意一路上行光信号。本申请实施例提供的
技术方案可应用于上行与下行业务容量较高、带宽要求较高的海底观测网系统中，能够在
海底观测网系统的干路光纤发生故障时实现业务保护和容灾过程，提高海底观测网的可靠
性。

[0031] 第三方面，本申请实施例提供了一种容灾方法，该容灾方法可应用于第一方面及其任意实现方式提供的海底光传输系统。该方法包括：第一岸站或者第二岸站在检测到任
一水下主节点与分光单元之间发生支路光纤断缆故障时，向故障支路光纤上的分光单元发
送监控信号；故障支路光纤上的分光单元根据监控信号切断故障支路光纤上的水下主节点
的两路上行光信号；第一岸站和第二岸站将故障支路光纤上的水下主节点的上行光信号所
占用的WDM通道使用假光信号补充。本申请实施例提供的技术方案可应用于上行与下行业
务容量较高、带宽要求较高的海底观测网系统中，能够在海底观测网系统的支路光纤发生
故障时实现业务保护和容灾过程，提高海底观测网的可靠性。

[0032] 第四方面，本申请实施例提供了一种容灾方法，该容灾方法可应用于第一方面及其任意实现方式提供的海底光传输系统。该方法包括：第一岸站或者第二岸站在检测到任
一水下主节点发生故障时，向发生故障的水下主节点对应的分光单元发送监控信号；发生
故障的水下主节点对应的分光单元根据监控信号切断发生故障的水下主节点的两路上行
光信号；第一岸站和第二岸站将发生故障的水下主节点的上行光信号所占用的WDM通道使
用假光信号补充。本申请实施例提供的技术方案可应用于上行与下行业务容量较高、带宽
要求较高的海底观测网系统中，能够在海底观测网系统的支路光纤发生故障时实现业务保
护和容灾过程，提高海底观测网的可靠性。

附图说明

[0033] 图1是目前一种海底观测网的架构示意图；

[0034] 图2是本申请实施例示出的采用OADM方案的海底观测网的架构示意图；

[0035] 图3是本申请实施例提供的海底光传输系统的结构示意图；

[0036] 图4是本申请实施例提供的分光单元的结构示意图；

[0037] 图5是本申请实施例提供的水下主节点的结构示意图；

[0038] 图6是本申请实施例提供的分光单元和水下主节点的连接示意图；

[0039] 图7是本申请实施例提供的另一种水下主节点的结构示意图

[0040] 图8是本申请实施例提供的海底光传输系统实现上行业务的流程图；

[0041] 图9是本申请实施例提供的海底光传输系统实现下行业务的流程图；

[0042] 图10是本申请实施例示出的海底光传输系统的WDM波长通道分配示意图；

[0043] 图11是本申请实施例示出的海底光传输系统未发生故障时的信号传输示意图；

[0044] 图12a、图12b、图12c是本申请实施例示出的海底光传输系统干路容灾的流程图；

[0045] 图13a、图13b、图13c是本申请实施例示出的海底光传输系统支路容灾的流程图；

[0046] 图14是本申请实施例示出的复用方案的海底光传输系统的WDM波长通道分配示意图；

[0047] 图15是本申请实施例示出的复用方案的海底光传输系统未发生故障时的信号传输示意图；

[0048] 图16a、图16b、图16c是本申请实施例示出的复用方案的海底光传输系统干路容灾的流程图；

[0049] 图17a、图17b、图17c是本申请实施例示出的复用方案的海底光传输系统支路容灾的流程图。

具体实施方式

[0050] 本申请实施例提供了一种海底光传输系统，该海底光传输系统可用作海底观测网，能够使海底观测网在具备高带宽、双向通信能力和1+1业务保护能力的情况下，同时具
备容灾能力和良好的扩展性，提高海底观测网的可靠性。

[0051] 图3是本申请实施例提供的海底光传输系统的结构示意图。

[0052] 如图3所示，该海底光传输系统包括：第一岸站100和第二岸站200，第一岸站100和第二岸站200通过干路光纤连接；设置在干路光纤上的至少一个分光单元300，当分光单元
300的数量为多个时，多个分光单元300在第一岸站100与第二岸站200之间串行设置。每个
分光单元300对应设置一个水下主节点400，分光单元300与其对应的所述水下主节点400通
过支路光纤连接。每个水下主节点400还可以与至少一个次节点500或者接驳盒501连接。

[0053] 具体实现中，第一岸站100和第二岸站200之间的干路光纤可以包括第一干路光纤F1和第二干路光纤F2，其中，第一干路光纤F1用于从所述第一岸站100向所述第二岸站200
方向传输光信号，所述第二干路光纤F2用于从所述第二岸站200向所述第一岸站100方向传
输光信号。

[0054] 具体实现中，每个分光单元300与水下主节点400之间的支路光纤可以包括第一下行支路光纤DR1、第二下行支路光纤DR2、第一上行支路光纤AD1、第二上行支路光纤AD2。第
一下行支路光纤DR1通过分光单元300与第一干路光纤F1连接，第二下行支路光纤DR2通过
分光单元300与第二干路光纤F2连接，第一上行支路光纤AD1通过分光单元300与第一干路
光纤F1连接，第二上行支路光纤AD2通过分光单元300与第二干路光纤F2连接。

[0055] 本申请实施例中，第一岸站100和第二岸站200均为水上岸站，第一岸站100和第二岸站200的主要用于接收水下主节点400发送的业务信号，将业务信号发送给网络管理设备
进行分析，或者通过与其他设备组成传输网络，将水下的业务信号继续进行传输。另外，第
一岸站100和第二岸站200还具备管理水下设备的功能，例如将控制命令发送至水下的分光
单元300、水下主节点400等。

[0056] 本申请实施例中，取决于水下主节点400的数量不同、第一岸站100和第二岸站200之间的干路光纤上可以设置有一个或者多个分光单元300，因篇幅所限，图3中仅示例性地
示出两个分光单元300。相应地，图3中同时仅示例性地示出了两个水下主节点400。

[0057] 其中，水下主节点400的作用包括：（1）汇聚次节点的上行业务信号，如吉比特以太网（gigabit ethernet，GE）信号、同步数字体系（synchronous digital hierarchy，SDH）信
号，水下主节点支持的次节点数量与水下主节点的通信容量及次节点的功耗相关；（2）将岸
站的下行管理信息通过次节点支持的业务类型分发至各个次节点；（3）将汇聚后的业务信
号分别发送至干路光纤上的两个方向。

[0058] 其中，分光单元300用于在正常传输场景时（即海底光传输系统未发生水下节点故障、断缆等场景下）实现干路光纤与支路光纤之间的光信号分配，例如：将下行光信号分离
后传输给水下主节点，将上行光信号合入到干路光纤中。另外，分光单元300还用于在海底
光传输系统系统发生水下节点故障、断缆等场景时，完成切换动作，实现干路光纤与支路容
灾。分光单元300执行切换动作以实现干路光纤与支路容灾的具体方式将在后续内容中进
一步展开说明。

[0059] 另外，进一步如图3所示，由于海底观测网在海底的铺设范围较大，因此光缆中的光传输距离较长，导致光信号在传输过程中可能出现明显的强度衰减。为了克服这种衰减，
在本申请实施例提供的海底光传输系统中，相邻的岸站和分光单元、以及相邻的两个分光
单元之间还可以设置有至少一个中继器600，中继器600用于对光信号进行放大，以实现光
信号的长距离传输。中继器600的具体数量可以根据光缆的跨段长度确定，本申请实施例中
不做具体限定。一般来说，跨段长度越长，中继器600的数量可以越多；跨段长度越短，中继
器600的数量可以越少，或者不设置中继器600。

[0060] 图4是本申请实施例提供的分光单元的结构示意图。

[0061] 图5是本申请实施例提供的水下主节点的结构示意图。

[0062] 图6是本申请实施例提供的分光单元和水下主节点的连接示意图。

[0063] 如图4和图6所示，在一种实现方式中，分光单元300包括第一分光器C1、第二分光器C2、第三分光器C3、第四分光器C4、第一光开关K1、第二光开关K2、第三光开关K3、第四光
开关K4、第五光开关K5、第六光开关K6；第一分光器C1设置于第一干路光纤F1的进光侧F1I，
用于从第一干路光纤F1中分出一路下行光信号，将从第一干路光纤F1中分出的下行光信号
通过第一下行支路光纤DR1发送给水下主节点，第一光开关K1设置于第一分光器C1与第一
下行支路光纤DR1之间，用于控制第一下行支路光纤DR1中的下行光信号的通断；第二分光
器C2设置于第一干路光纤F1的出光侧F1O，用于通过第一上行支路光纤AD1接收水下主节点
的上行光信号，将第一上行支路光纤AD1中的上行光信号合入第一干路光纤F1中，第二光开
关K2设置于第二分光器C2与第一上行支路光纤AD1之间，用于控制第一上行支路光纤AD1中
的上行光信号的通断；第三分光器C3设置于第二干路光纤F2的进光侧F2I，用于从第二干路
光纤F2中分出一路下行光信号，将从第二干路光纤F2中分出的下行光信号通过第二下行支
路光纤DR2发送给水下主节点，第三光开关K3设置于第三分光器C3与第二下行支路光纤DR2
之间，用于控制第二下行支路光纤DR2中的下行光信号的通断；其中，第一光开关K1和第三
光开关K3用于通过通断控制使水下主节点从第一干路光纤F1和第二干路光纤F2择一接收
下行光信号；第四分光器C4设置于第二干路光纤F2的出光侧F2O，用于通过第二上行支路光
纤AD2接收水下主节点的上行光信号，将第二上行支路光纤AD2中的上行光信号合入第二干
路光纤F2中，第四光开关K4设置于第四分光器C4与第二上行支路光纤AD2之间，用于控制第
二上行支路光纤AD2中的上行光信号的通断；第五光开关K5和第六光开关K6串联设置，用于
形成第一分光器C1和第二分光器C2之间的光通路以及第三分光器C3和第四分光器C4之间
的光通路；根据需要，第五光开关K5还可以用于在第一干路光纤F1中的光信号经过第一分
光器C1时，将第一干路光纤F1中的光信号发送至第四分光器C4，以实现从第一干路光纤F1
到第二干路光纤F2方向的光信号环回；根据需要，第六光开关K6还可以用于在第二干路光
纤F2中的光信号经过第三分光器C3时，将第二干路光纤F2中的光信号切换发送至第二分光
器C2，以实现从第二干路光纤F2到第一干路光纤F1方向的光信号环回。

[0064] 如图5和图6所示，在一种实现方式中，水下主节点400包括：第一合波器410、第二合波器420、光放大器430、滤波器440和两个光电模块450。

[0065] 第一合波器410包括两个输入端和一个输出端。其中，第一合波器410的其中一个输入端与第一下行支路光纤DR1连接，另一个输入端与第二下行支路光纤DR2连接，第一合
波器410的输出端与光放大器430的输入端连接。第一合波器410用于将第一下行支路光纤
DR1或第二下行支路光纤DR2中的下行光信号发送给光放大器430。

[0066] 光放大器430的输出端与滤波器440的输入端连接，光放大器430用于将第一下行支路光纤DR1或第二下行支路光纤DR2中的下行光信号发送给光放大器430。这里需要补充
说明的是，第一光开关K1和第三光开关K3通过通断控制使水下主节点400从第一干路光纤
F1和第二干路光纤F2择一接收下行光信号；当第一光开关K1导通而第三光开关K3断开时，
水下主节点400从第一干路光纤F1接收下行光信号，即第一合波器410能够从第一下行支路
光纤DR1接收到下行光信号；当第三光开关K3导通而第一光开关K1断开时，水下主节点400
从第二干路光纤F2接收下行光信号，即第一合波器410能够从第二下行支路光纤DR2接收到
下行光信号。

[0067] 光放大器430用于将接收到的光信号放大，然后将放大后的光信号发送给滤波器440。

[0068] 滤波器440包括两个输出端，每个输出端用于连接一个光电模块450。滤波器440用于对接收到的光信号进行滤波，将滤波后的光信号输入给两个光电模块450。

[0069] 图7是本申请实施例示出的另一种水下主节点的结构示意图。特殊的，结合图5和图7所示，水下主节点中的滤波器440可以替换为分光器460，这时，光放大器430可以将放大
后的光信号发送给分光器460，分光器460可以将光放大器430发送的光信号分成两份，并分
别输入给两个光电模块450，每个光电模块450接收其中一份光信号。

[0070] 本申请实施例中，第一岸站和第二岸站可以采用波分复用的方式向各个水下主节点发送下行光信号，发送给每个水下主节点的下行光信号可以包括两个波长通道。假设第
一岸站和第二岸站之间有两个水下主节点，那么发送给当前的水下主节点的下行光信号的
波长可以是λ1、λ2，发送给另一个水下主节点的下行光信号的波长可以是λ3、λ4，那么第一
干路光纤F1和第二干路光纤F2中的光信号的波长至少包括λ1、λ2、λ3和λ4。以水下主节点接
收第一下行支路光纤DR1的下行光信号为例，第一干路中的光信号（λ1、λ2、λ3和λ4）经第一
分光器C1分光后，得到下行光信号中依然包括波长λ1、λ2、λ3和λ4，而只有λ1、λ2的光信号才
是发送给当前的水下主节点的下行光信号，因此滤波器440可以对下行光信号（λ1、λ2、λ3和
λ4）进行滤波而得到下行光信号（λ1和λ2），并且将λ1的光信号发送给一个光电模块450，将λ
2的光信号发送给另一个光电模块450，即每个光电模块450接收其中一个波长的光信号。两
个光电模块450用于对接收到的光信号进行光电转换，得到相应的电信号并发送给次节点
或者接驳盒设备。

[0071] 本申请实施例中，水下主节点向第一岸站和第二岸站发送的上行光信号可以包括两个波长通道，例如λ5和λ6。具体来说，第二合波器420包括两个输出端和两个输入端。其
中，第二合波器420的每个输入端用于连接一个光电模块450。每个光电模块450用于接收来
自次节点或者接驳盒设备的电信号，将电信号转换成光信号并发送给第二合波器420，两个
光电模块450经光电转换后得到的光信号的波长不同，例如，其中一个光电模块450经光电
转换后得到的光信号的波长为λ5，另一个光电模块450经光电转换后得到的光信号的波长
为λ6。第二合波器420的其中一个输出端用于与第一上行支路光纤AD1连接，另一个输入出
端用于与第二上行支路光纤AD2连接。第二合波器420用于将来自两个光电模块450的光信
号进行汇聚，即得到包含两个波长的上行光信号（λ5和λ6），然后将上行光信号（λ5和λ6）分
别发送到第一上行支路光纤AD1和第二上行支路光纤AD2，以使上行光信号被第一岸站和第
二岸站双向接收。

[0072] 在一些实现方式中，水下主节点与次节点、接驳盒之间传输的不是电信号，而是光信号。在这种情况下，两个光电模块450具体用于从滤波器440或者分光器460接收光信号，
对接收到的光信号进行光电转换和电光转换（即两次光电转换），将得到光信号发送给次节
点或者接驳盒设备；两个光电模块还具体用于从次节点或者接驳盒设备接收光信号，对接
收到的光信号进行光电转换和电光转换（即两次光电转换），得到两个波长的光信号并发送
给第二合波器。

[0073] 下面对本申请实施例提供的海底光传输系统的业务实现方法进行进一步解释说明。

[0074] 图8是本申请实施例提供的海底光传输系统实现上行业务的流程图。如图8所示，海底光传输系统实现上行业务可以包括以下步骤S101‑步骤S105：

[0075] 步骤S101，水下主节点将各个次节点的业务电信号转换成包含两个WDM波长通道的上行光信号。

[0076] 具体实现中，各个次节点可以将其业务电信号发送给主节点，使各个业务电信号在主节点实现汇聚。主节点的两个光电模块接收业务电信号，对业务电信号进行光电转换，
每个光电模块可以将业务电信号转换成一个波长的光信号，因此两个光电模块可以业务电
信号转换成两个波长的光信号，并将两个波长的光信号发送给第二合波器。第二合波器将
两个波长的光信号合并成包含两个WDM波长通道的上行光信号。

[0077] 步骤S102，水下主节点将上行光信号分别发送到第一上行支路光纤和第二上行支路光纤。

[0078] 步骤S103，分光单元接收来自第一上行支路光纤和第二上行支路光纤的上行光信号，将来自第一上行支路光纤的上行光信号合并到第一干路光纤中，将来自第二上行支路
光纤的上行光信号合并到第二干路光纤中。

[0079] 这样，合并到第一干路光纤中的上行光信号可以向第一岸站方向传输，合并到第二干路光纤中的上行光信号可以向第二岸站方向传输，实现了上行光信号的双波长双向传
输。

[0080] 步骤S104，第一岸站和第二岸站接收上行光信号。

[0081] 具体实现中，第一岸站可以从第一干路光纤中接收到上行光信号，第二岸站可以从第二干路光纤中接收到上行光信号，实现了双岸站对上行光信号的双向接收。

[0082] 这里需要补充说明的是，由于第一岸站与第二岸站之间存在多个水下主节点，因此第一岸站和第二岸站实际上可以接收到多个水下主节点发送的上行光信号，因此，为了
分辨出每个水下主节点发送的上行光信号，第一岸站和第二岸站还需要对接收到的上行光
信号进行过滤，即执行步骤S105。

[0083] 步骤S105，第一岸站和第二岸站从上行光信号中过滤出各个水下主节点对应的光信号。

[0084] 本申请实施例中，不同的水下主节点可以合成包含不同WDM波长通道的上行光信号，例如，第一个水下主节点合成的上行光信号的WDM波长通道可以是λ5和λ6，第二个水下
主节点合成的上行光信号的WDM波长通道可以是λ7和λ8，第三个水下主节点合成的上行光
信号的WDM波长通道可以是λ9和λ10等。为便于描述，本申请实施例以下将各个WDM波长通道
上的光信号以波长来表示。

[0085] 第一岸站和第二岸站可以通过WDM滤波器对接收到的上行光信号进行滤波，从而得到各个水下主节点对应的光信号。例如：如果滤出得到的上行光信号为λ5和λ6，则为第一
个水下主节点对应的上行光信号；如果滤出得到的上行光信号为λ7和λ8，则为第二个水下
主节点对应的上行光信号；如果滤出得到的上行光信号为λ9和λ10，则为第三个水下主节点
对应的上行光信号。

[0086] 本申请实施例提供的海底光传输系统，在上行业务中，水下主节点的上行光信号能够双向传输到第一岸站和第二岸站，这样，即使上行光信号在某一个方向出现传输故障，
第一岸站或者第二岸站也可从另一个方向接收到上行光信号，实现上行业务的容灾能力。

[0087] 图9是本申请实施例提供的海底光传输系统实现下行业务的流程图。如图9所示，海底光传输系统实现下行业务可以包括以下步骤S201‑步骤S203：

[0088] 步骤S201，第一岸站和第二岸站向水下主节点发送下行光信号。

[0089] 本申请实施例中，下行光信号为双设备双向发送，其中：第一岸站通过第一干路光纤发送下行光信号，下行光信号从第一岸站向第二岸站方向传输；第二岸站通过第二干路
光纤发送下行光信号，下行光信号从第二岸站向第一岸站方向传输。

[0090] 第一岸站和第二岸站可以同时向多个水下主节点发送下行光信号。具体实现中，第一岸站和第二岸站可以为发送给不同水下主节点的下行光信号分配不同的WDM波长通
道，每个水下主节点可以分配到至少一个WDM波长通道，例如：为发送给第一个水下主节点
的下行光信号分配WDM波长通道可以是λ1和λ2，为发送给第二个水下主节点的下行光信号
分配WDM波长通道可以是λ3和λ4，以此类推。这样，如果第一岸站和第二岸站同时向第一个
水下主节点和第二个水下主节点发送下行光信号，那么第一岸站和第二岸站发送出的下行
光信号包含λ1、λ2、λ3和λ4。

[0091] 步骤S202，分光单元将第一岸站或者第二岸站发送的下行光信号发送给水下主节点。

[0092] 本申请实施例中，下行光信号由第一岸站和第二岸站从两个方向进行双向发送，因此，对第一岸站与第二岸站之间的任意一个分光单元来说，其既能够通过第一干路光纤
接收到第一岸站发送的下行光信号，又能够通过第二干路光纤接收到第二岸站发送的下行
光信号。

[0093] 分光单元接收到两个方向的下行光信号之后，可以选取其中一个方向的下行光信号进行分光，发送给与其连接的水下主节点。具体实现中，如果分光单元选取了第一岸站发
送的下行光信号，则可以通过第一下行支路光纤将下行光信号发送给水下主节点；如果分
光单元选取了第二岸站发送的下行光信号，则可以通过第二下行支路光纤将下行光信号发
送给水下主节点。

[0094] 示例性地，海底光传输系统可以定义第一岸站与第二岸站中的其中一个岸站为主岸站，另一个岸站为辅岸站，如果分光单元既接收到主岸站发送的下行光信号，又接收到辅
岸站发送的下行光信号，则可以仅对主岸站发送的下行光信号进行分光，发送给与其连接
的水下主节点。

[0095] 示例性地，如果第一岸站与第二岸站不分主岸站和辅岸站，则分光单元可以任选一个岸站的下行光信号进行分光，发送给与其连接的水下主节点。

[0096] 步骤S203，水下主节点接收到下行光信号之后，可以从光信号中过滤出其对应的WDM波长通道，然后将过滤出的各个WDM波长通道的光信号分别发送给不同的光电模块。

[0097] 示例性地，如果下行光信号包含λ1、λ2、λ3和λ4，水下主节点对应的WDM波长通道为λ1、λ2，则水下主节点可以通过滤波器从下行光信号中过滤出WDM波长通道为λ1、λ2的光信
号，然后将光信号λ1发送给其中一个光电模块，将光信号λ2发送给另一个光电模块。

[0098] 如果主节点内的光电模块是采用的是相干接收技术，则不需要滤波器，通过分光器输入到光电模块的光包含λ1λ4，采用相干接收技术的光电模块可以选择性接收λ1λ4中
~ ~
任意一波的信号。

[0099] 本申请实施例提供的海底光传输系统，在下行业务中，第一岸站和第二岸站从两个方向向水下主节点发送下行光信号，水下主节点通过分光单元选取一个方向的下行光信
号进行接收，这样，即使下行光信号在某一个方向出现传输故障，水下主节点也可从另一个
方向接收到下行光信号，实现双方向的1+1保护，使海底光传输系统具备上行业务的容灾能
力。

[0100] 下面结合更多附图对本申请实施例提供的海底光传输系统的容灾能力进行进一步说明。

[0101] 图10是本申请实施例示出的海底光传输系统的WDM波长通道分配示意图。

[0102] 图11是本申请实施例示出的海底光传输系统未发生故障时的信号传输示意图。

[0103] 示例性地，结合图10和图11所示，该海底光传输系统总共可以使用40个WDM波长通道，这40个波长通道的序号记作1 40。这里需要说明的是，序号1 40仅用于对40个WDM波长
~ ~
通道计数，与国际电信联盟（international telecommunication union，ITU）定义的波长
序号并非对应关系。其中，λ1、λ2为岸站至第一水下主节点401方向的光信号分配的波长通
道；λ3、λ4为岸站至第二水下主节点402方向分配的波长通道；λ5、λ6为第一水下主节点401
至岸站方向的光信号分配的波长通道；λ7、λ8为第二水下主节点402至岸站方向的光信号分
配的波长通道；其余波长通道为假光DL信号的波长通道。其中，波长通道λ1λ4中的光信号、
~
DL信号由岸站产生，波长通道λ5λ8中的光信号由第一水下主节点401、第二水下主节点402
~
产生。

[0104] 进一步结合图10和图11所示，第一岸站向第二岸站方向发送的光信号包括假光信号DL1和λ1、λ2、λ3、λ4；在第一分光单元301处，第一水下主节点401的上行光信号λ5和λ6汇
聚到第一干路光纤中（即第一水下主节点上波），此时，第一干路光纤中的光信号包括DL1、λ
1、λ2、λ3、λ4、λ5和λ6；在第二分光单元302处，第二水下主节点402的上行光信号λ7和λ8汇聚
到第一干路光纤中（即第二水下主节点上波），此时，第一干路光纤中的光信号包括DL1、λ1、
λ2、λ3、λ4、λ5、λ6、λ7、λ8。

[0105] 进一步结合图10和图11所示，第二岸站向第一岸站方向发送的光信号包括假光信号DL2和λ1、λ2、λ3、λ4；在第二分光单元302处，第二水下主节点402的上行光信号λ7和λ8汇
聚到第二干路光纤中（即第二水下主节点上波），此时，第二干路光纤中的光信号包括DL2、λ
1、λ2、λ3、λ4、λ7和λ8；在第一分光单元301处，第一水下主节点401的上行光信号λ5和λ6汇聚
到第二干路光纤中（即第一水下主节点上波），此时，第二干路光纤中的光信号包括DL2、λ1、
λ2、λ3、λ4、λ5、λ6、λ7、λ8。

[0106] 由图10和图11可以看出，在海底光传输系统未发生故障时，下行光信号λ1、λ2、λ3、λ4可以从两个方向发送给第一水下主节点401和第二水下主节点402，上行光信号λ5、λ6、λ
7、λ8也可以向两个方向发送给第一岸站和第二岸站，实现1+1保护能力。

[0107] 接下来以海底光传输系统在第二分光单元302与第二岸站之间发生干路光纤断缆故障为例，对该海底光传输系统的干路容灾过程进行具体说明。

[0108] 图12a、图12b、图12c是本申请实施例示出的海底光传输系统干路容灾的流程图。

[0109] 如图12a所示，当海底光传输系统在第二分光单元302与第二岸站之间发生干路光纤断缆故障时，第一岸站向第二岸站方向发送的光信号将无法传输到第二分光单元302。此
时，在第二干路光纤中，第二分光单元302与第一分光单元301之间的光信号仅包括λ7、λ8，
第一分光单元301与第一岸站之间的光信号仅包括λ5、λ6、λ7、λ8，无假光信号，存在非线性
代价大、影响业务传输质量的问题。

[0110] 如图12b所示，第一岸站在检测到第二岸站与其临近的第二分光单元302之间发生干路光纤断缆故障时，向各个分光单元发送监控信号，第一分光单元301根据监控信号切断
其对应的第一水下主节点401的任意一路上行光信号。

[0111] 如图12c所示，第二分光单元302根据监控信号，将第一干路光纤中的光信号回环到第二干路光纤中。这样，在第二干路光纤中，第二分光单元302与第一分光单元301之间的
光信号包括DL1、λ1、λ2、λ3、λ4、λ7和λ8，第一分光单元301与第一岸站之间的光信号包括
DL1、λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6、λ7、λ8，由此实现容灾过程。

[0112] 接下来以海底光传输系统在第二分光单元302与第二水下主节点402之间发生支路光纤断缆故障或者第二水下主节点402发生故障为例，对该海底光传输系统的支路容灾
过程进行具体说明。

[0113] 图13a、图13b、图13c是本申请实施例示出的海底光传输系统支路容灾的流程图。

[0114] 如图13a所示，当海底光传输系统在第二分光单元302与第二水下主节点402之间发生支路光纤断缆故障或者第二水下主节点402发生故障时，第二水下主节点402的上行光
信号将无法传输到第二分光单元302。此时，在第一干路光纤中，第二分光单元302与第二岸
站之间的光信号包括DL1、λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6，缺少λ7、λ8；在第二干路光纤中，第二分光单
元302与第一分光单元301之间的光信号包括DL2、λ1、λ2、λ3、λ4，缺少λ7、λ8；第一分光单元
301与第一岸站之间的光信号包括DL2、λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6，缺少λ7、λ8。

[0115] 如图13b所示，第一岸站或者第二岸站在检测到任一水下主节点与分光单元之间发生支路光纤断缆故障时，向故障支路光纤上的分光单元发送监控信号。例如：第一岸站或
者第二岸站在检测到海底光传输系统在第二分光单元302与第二水下主节点402之间发生
支路光纤断缆故障或者第二水下主节点402发生故障之后，向第二分光单元302发送监控信
号，第二分光单元302根据监控信号，关闭第二水下主节点402向第一岸站和第二岸站方向
发送的两路上行光信号。

[0116] 如图13c所示，第一岸站和第二岸站将故障支路光纤上的水下主节点的上行光信号所占用的WDM通道使用假光信号补充。例如：第一岸站和第二岸站调整假光信号，将第二
水下主节点402的上行光信号所占用的WDM波长通道用假光信号λ7（DL）和λ8（DL）补充。这
样，在第一干路光纤中，第一岸站与第一分光单元301之间的光信号包括DL1、λ7（DL）、λ8
（DL）、λ1、λ2、λ3、λ4，第一分光单元301与第二分光单元302之间的光信号包括DL1、λ7（DL）、λ
8（DL）、λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6，第二分光单元302与第二岸站之间的光信号包括DL1、λ7（DL）、λ
8（DL）、λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6；在第二干路光纤中，第二岸站与第二分光单元302之间的光信
号包括DL2、λ7（DL）、λ8（DL）、λ1、λ2、λ3、λ4，第二分光单元302与第一分光单元301之间的光
信号包括DL2、λ7（DL）、λ8（DL）、λ1、λ2、λ3、λ4，第一分光单元301与第一岸站之间的光信号包
括DL2、λ7（DL）、λ8（DL）、λ1、λ2、λ3、λ4、λ5、λ6。由此实现容灾过程。

[0117] 本申请实施例提供的海底光传输系统可应用于上行与下行业务容量较高、带宽要求较高的海底观测网系统中，能够在海底观测网系统的干路光纤或者支路光纤发生故障时
实现业务保护和容灾过程，提高海底观测网的可靠性。

[0118] 一些海底观测网系统对下行业务的容量要求不高，但是要求可扩展的水下主节点的数量较多，例如下行业务仅包括岸站向水下主节点下发管理信息，且时间同步性和实时
性要求不高或者无要求，这时，如果为每个水下主节点单独分配一对WDM波长通道，所需的
WDM波长通道的数量会随着水下主节点数量的增加而成倍增加，这使得系统具备的40个WDM
波长通道无法满足更多主节点的需求。因此，为了减小对WDM波长通道的占用，提高海底观
测网系统的扩展性，本申请实施例还可以使所有水下主节点的下行光信号复用一对WDM波
长通道，即无论第一岸站与第二岸站之间有几个水下主节点，各个水下主节点的下行光信
号均使用同一对WDM波长通道进行传输（简称复用方案）。其中，下行光信号的复用方案可以
是时分复用或者报文分配等，本申请实施例对此不做限定，各个水下主节点接收到下行光
信号之后解析自己对应的报文段。

[0119] 下面结合更多附图对复用方案的容灾能力进行进一步说明。

[0120] 图14是本申请实施例示出的复用方案的海底光传输系统的WDM波长通道分配示意图。

[0121] 图15是本申请实施例示出的复用方案的海底光传输系统未发生故障时的信号传输示意图。

[0122] 示例性地，结合图14和图15所示，该海底光传输系统工可以使用40个WDM波长通道，这40个波长通道的序号记作1 40。这里需要说明的是，序号1 40仅用于对40个WDM波长
~ ~
通道计数，与国际电信联盟（international telecommunication union，ITU）定义的波长
序号并非对应关系。其中，λ1、λ2各个主节点的下行光信号复用的波长通道；λ5、λ6为第一水
下主节点401的上行光信号使用的波长通道；λ7、λ8为第二水下主节点402的上行光信号使
用的波长通道；其余波长通道为假光DL信号的波长通道。其中，波长通道λ1、λ2的光信号、DL
信号由岸站产生，波长通道λ5λ8的光信号由第一水下主节点401、第二水下主节点402产
~
生。

[0123] 进一步结合图14和图15所示，第一岸站向第二岸站方向发送的光信号包括假光信号DL1和λ1、λ2；在第一分光单元301处，第一水下主节点401的上行光信号λ5和λ6汇聚到第
一干路光纤中（即第一水下主节点上波），此时，第一干路光纤中的光信号包括DL1、λ1、λ2、λ
5和λ6；在第二分光单元302处，第二水下主节点402的上行光信号λ7和λ8汇聚到第一干路光
纤中（即第二水下主节点上波），此时，第一干路光纤中的光信号包括DL1、λ1、λ2、λ5、λ6、λ7、
λ8。

[0124] 进一步结合图14和图15所示，第二岸站向第一岸站方向发送的光信号包括假光信号DL2和λ1、λ2；在第二分光单元302处，第二水下主节点402的上行光信号λ7和λ8汇聚到第
二干路光纤中（即第二水下主节点上波），此时，第二干路光纤中的光信号包括DL2、λ1、λ2、λ
7和λ8；在第一分光单元301处，第一水下主节点401的上行光信号λ5和λ6汇聚到第二干路光
纤中（即第一水下主节点上波），此时，第二干路光纤中的光信号包括DL2、λ1、λ2、λ5、λ6、λ7、
λ8。

[0125] 由图14和图15可以看出，在海底光传输系统未发生故障时，下行光信号λ1、λ2可以从两个方向发送给第一水下主节点401和第二水下主节点402，上行光信号λ5、λ6、λ7、λ8也
可以向两个方向发送给第一岸站和第二岸站，实现1+1保护能力。

[0126] 接下来以海底光传输系统在第二分光单元302与第二岸站之间发生干路光纤断缆故障为例，对该海底光传输系统的干路容灾过程进行具体说明。

[0127] 图16a、图16b、图16c是本申请实施例示出的复用方案的海底光传输系统干路容灾的流程图。

[0128] 如图16a所示，当海底光传输系统在第二分光单元302与第二岸站之间发生干路光纤断缆故障时，第一岸站向第二岸站方向发送的光信号将无法传输到第二分光单元302。此
时，在第二干路光纤中，第二分光单元302与第一分光单元301之间的光信号仅包括λ7、λ8，
第一分光单元301与第一岸站之间的光信号仅包括λ5、λ6、λ7、λ8，无假光信号，存在非线性
代价大、影响业务传输质量的问题。

[0129] 如图16b所示，第一岸站在第二分光单元302与第二岸站之间发生干路光纤断缆故障之后，向第一分光单元301发送监控信号，第一分光单元301根据监控信号关闭第一水下
主节点401向第二岸站方向发送的上行光信号。

[0130] 接下来，如图16c所示，第一岸站向第二分光单元302发送监控信号，第二分光单元302根据监控信号，将第一干路光纤中的光信号回环到第二干路光纤中。这样，在第二干路
光纤中，第二分光单元302与第一分光单元301之间的光信号包括DL1、λ1、λ2、λ7和λ8，第一
分光单元301与第一岸站之间的光信号包括DL1、λ1、λ2、λ5、λ6、λ7、λ8。由此实现容灾过程。

[0131] 接下来以海底光传输系统在第二分光单元302与第二水下主节点402之间发生支路光纤断缆故障或者第二水下主节点402发生故障为例，对该海底光传输系统的支路容灾
过程进行具体说明。

[0132] 图17a、图17b、图17c是本申请实施例示出的复用方案的海底光传输系统支路容灾的流程图。

[0133] 如图17a所示，当海底光传输系统在第二分光单元302与第二水下主节点402之间发生支路光纤断缆故障或者第二水下主节点402发生故障时，第二水下主节点402的上行光
信号将无法传输到第二分光单元302。此时，在第一干路光纤中，第二分光单元302与第二岸
站之间的光信号包括DL1、λ1、λ2、λ5、λ6，缺少λ7、λ8；在第二干路光纤中，第二分光单元302
与第一分光单元301之间的光信号包括DL2、λ1、λ2，缺少λ7、λ8；第一分光单元301与第一岸
站之间的光信号包括DL2、λ1、λ2、λ5、λ6，缺少λ7、λ8。

[0134] 如图17b所示，海底光传输系统在第二分光单元302与第二水下主节点402之间发生支路光纤断缆故障或者第二水下主节点402发生故障之后，第一岸站或者第二岸站向第
二分光单元302发送监控信号，第二分光单元302根据监控信号，关闭第二水下主节点402向
第一岸站和第二岸站方向发送的两路上行光信号。

[0135] 接下来，如图17c所示，第一岸站和第二岸站调整假光信号，将第二水下主节点402的上行光信号所占用的WDM波长通道用假光信号λ7（DL）和λ8（DL）补充。这样，在第一干路光
纤中，第一岸站与第一分光单元301之间的光信号包括DL1、λ7（DL）、λ8（DL）、λ1、λ2，第一分
光单元301与第二分光单元302之间的光信号包括DL1、λ7（DL）、λ8（DL）、λ1、λ2、λ5、λ6，第二
分光单元302与第二岸站之间的光信号包括DL1、λ7（DL）、λ8（DL）、λ1、λ2、λ5、λ6；在第二干路
光纤中，第二岸站与第二分光单元302之间的光信号包括DL2、λ7（DL）、λ8（DL）、λ1、λ2，第二
分光单元302与第一分光单元301之间的光信号包括DL2、λ7（DL）、λ8（DL）、λ1、λ2，第一分光
单元301与第一岸站之间的光信号包括DL2、λ7（DL）、λ8（DL）、λ1、λ2、λ5、λ6。由此实现容灾过
程。

[0136] 本申请实施例提供的海底光传输系统将所有水下主节点的下行光信号复用同一对WDM波长通道，可以提高光带宽的利用率，适用于下行业务容量较要求不高、或者水下节
点多、对节点扩展能力要求高的海底观测网系统中，能够在海底观测网系统的干路光纤或
者支路光纤发生故障时实现业务保护和容灾过程，提高海底观测网的可靠性。

[0137] 容易理解的是，本领域技术人员在本申请提供的几个实施例的基础上，可以对本申请的实施例进行结合、拆分、重组等得到其他实施例，这些实施例均没有超出本申请的保
护范围。

[0138] 以上的具体实施方式，对本申请实施例的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本申请实施例的具体实施方式而已，并不用于限定本
申请实施例的保护范围，凡在本申请实施例的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同
替换、改进等，均应包括在本申请实施例的保护范围之内。