[发明专利]传输速率可按需调节的远距离有线数据传输装置

说明书

技术领域

本发明属于地球物理勘探领域，具体讲，涉及传输速率可按需调节的远距离有线数据传输装置。

技术背景

阵列探测系统在声呐、地震勘探、工程勘探等中有着广泛的应用；阵列探测系统中的采集节点呈链式结构分布在线状拖缆中。采集节点一方面负责将模拟的探测信号转换成探测数据，另一方面负责将探测数据以接力的方式传输到上一级采集节点。

一方面，阵列探测系统中采集节点的数量与阵列探测系统工作的可靠性有着密切的联系；假设采集节点之间数据的传输误码率不变且阵列探测系统信号探测段的长度不变，则采集节点的数量越少，阵列探测系统工作的可靠性就越高，然而这样产生的结果是采集节点之间的传输距离变远了。为了减少阵列探测系统中采集节点的数量以提高系统工作的可靠性，就必须研究采集节点之间的远距离有线传输方法，以保证在远距离有线传输条件下采集节点之间的数据传输误码率依然能满足系统设计要求。

另一方面，现有的主流阵列探测系统一般基于级联的方式进行探测数据的传输，这种级联传输方式的特点是：采集节点的数量与采集节点之间的数据传输速率呈正比例关系。在一般的小型工程勘探系统中，采集节点的数量较少，因此，采集节点之间的数据传输速率只需较低速率就能满足要求；而在大型的地震勘探系统或声呐探测系统中，采集节点的数量巨大，因此，采集节点之间要求较高或很高的数据传输速率。现有的主流阵列探测系统中采集节点之间的传输速率是固定不可调节的，且其硬件接口也不支持传输速率可调节的功能，也就是说其硬件接口对传输速率不具有通用性。

再一方面，现有的有线传输技术中主要有以下几种：(1)基于RS485接口的有线传输技术：此技术采用异步传输的方式，最大传输速率只能达到10Mbps，且传输速率与传输距离呈反比例关系；由于采用异步传输方式，所以传输效率较低；此外，传输速率受传输距离的制约较大。(2)基于以太网物理层接口的同步传输技术：现有以太网物理层接口芯片主要支持两种固定的传输速率，即10Mbps和100Mbps。在10Mbps的传输速率时，采用曼彻斯特编码方式；在100Mbps的传输速率时，采用NRZ到NRZI再到MLT-3的编码方式。如果将以太网物理层接口芯片直接运用于阵列探测系统节点之间的数据传输中，则会存在以下缺点：(1)以太网接口芯片的传输速率只有10Mbps和100Mbps两种速率可选择，而且在10Mbps的传输速率下，以太网接口芯片固定为曼彻斯特编码方式，此编码方式的编码效率只有50%，从而大大降低了数据的传输效率和传输距离；(2)一般的小型工程勘探系统中，采集节点之间的传输速率可能比10Mbps要低，例如HTI公司的SeaMUX Digital Array系统中采集节点之间的传输速率只有4.096Mbps，如果采用以太网接口芯片的10Mbps速率去传输低于10Mbps速率要求的数据的话，势必会限制数据的传输距离，因为传输距离与传输速率是呈反比的；(3)一般的大型地震勘探系统或声呐探测系统中，采集节点之间的传输速率可能只需要几十兆bps就能满足要求，如果采用以太网接口芯片的100Mbps速率去传输低于100Mbps速率要求的数据的话，势必会限制数据的传输距离，因为传输距离与传输速率是呈反比的；(4)一般的超大型地震勘探系统或声呐探测系统中，采集节点之间的传输速率可能超过100Mbps，如果采用以太网接口芯片的100Mbps速率去传输的话，在速率上就不能满足要求；(5)基于以太网接口芯片的传输距离最大为100米，当采集节点间的传输距离超过100米时，以太网接口芯片也将不能被使用。

最后一方面，市场上主流的地震勘探和工程勘探系统，即HTI公司的SeaMUX Digital Array系统的采集节点之间采用同步传输的方式进行数据传输，且采用编码效率只有50%的曼彻斯特编码方式；由于编码效率低，所以为了增加传输距离，它只能进一步的降低传输速率以保证传输误码率的要求，同时，为了满足总的传输速率的要求，它必须采用多根并行通路来进行数据传输，这样不仅增加了系统的硬件成本，还降低了系统的可靠性。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在：

(1)提供一种采集节点之间的传输速率能根据实际应用要求进行最优调节的一种通用的传输方法，且采用此传输方法后，采集节点之间的数据传输与接收接口具有通用性，即在要求不同传输速率的不同阵列探测系统中，不用再改变采集节点之间的数据传输与接收接口，而只需要根据数据传输要求进行速率调节即可，即传输速率可按需调节的远距离有线数据传输装置。