[实用新型]一种水下遥控通信网络

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种水下遥控通信网络，特别涉及一种具有较高的冗余性和可扩展性的水下遥控通信网络，属于通信技术领域。

背景技术

水下作业环境复杂，且作业设备的非线性、时变性和交叉耦合性非常严重，对于各控制部件的协同工作，尤其是对信息传输的实时性、稳定性、可靠性和冗余性等提出了很高的要求，因此通信网络的稳定可靠是水下作业的关键。水下通信网络由于组网面积大、网络链路长、水下环境恶劣，网络结构更易发生损坏且维护难度大，因而相对于地上网络结构，其对网络系统的可靠性要求更高。

现有技术的水下通信网络拓扑结构一般采用单总线型的网络结构，这种结构简单明了、易于实现，但总线一旦堵塞，系统的通信就面临着崩溃的危险，系统可靠性较差；从软件层面来看，水下作业的底层通信一般采用点对点的通信方式，总体控制形式多为集中控制型，即设计一个主控通信节点，在其他模块上安装通信子节点，由主控通信节点对整个系统的通信进行统一的调度。这种模式易造成主控通信节点工作量过大，一旦损坏，将会对整个系统带来巨大的危害。显然，现有技术的单总线、集中控制型通信网络，无法满足水下通信网络对于稳定性、可靠性的要求。

【光通信技术】2013年第2期，论文“一种双环自愈型水下光纤通信传输系统”，公开了一种高可靠性的双环自愈型水下光纤数据传输系统，利用2芯光纤组成单纤双向双环网，每个节点的4个光口互为备份进行通信，从而形成两条并行、可相互备用的通信网络，使得节点间出现单纤故障、双纤故障等情况时，都能保障信息传输通道的畅通，显著提高水下通信系统的可靠性，可广泛应用于水下传感器信号大面积组网传输，包括用于港口、海上钻井平台和油码头等设施的安全防范及水下武器试验信息采集。

但是，上述文献公开的双环型通信网络仍然存在明显的缺陷与不足：一是仅有网络链路(光纤)的备份，所有的控制设备均未进行备份，而控制设备在环网中处于网络节点位置，当任一控制节点出现故障即中断整个网络，严重降低了网络的冗余程度和容错性；

二是通信网络由两条并列的环网组成，无论如何扩展都仅有两个环网，网络的可扩展性较差，且任意扩展都势必改变原有的部分网络，安装维护不便；

三是环网结构各控制设备相互连接形成环网，各控制节点的运行相互影响、不能独立，环网结构无法形成可靠性更高的分布式通信网络；

四是水上水下的所有网络链路均采用光纤，网络硬件成本过高，且对于可以适用网络电缆的水上网络部分也采用光纤布网，存在结构浪费，整个网络成本过高而不利于推广应用。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在克服现有技术的水下通信网络存在的冗余程度和容错性低、可扩展性差、不便于形成可靠性高的分布控制网络、硬件成本过高等缺陷，提供一种水下遥控通信网络，网络中的所有控制设备、网络链路均设有备份，网络冗余程度和容错性很高，整个网络由第二环网和建立在第二环网上的若干并列的第一环网组成多网交叉的网络结构，网络可扩展性强，有利于形成可靠性高的分布式控制系统，整个网络结构清晰、设计合理、成本低廉。

为了实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：一种水下遥控通信网络，所述水下遥控通信网络包括水上网络和水下网络，所述水上网络包括n个位于水上的控制器，以及位于水上的第一交换机和第二交换机，所述每个位于水上的控制器具有两个相连的CPU，所述两个CPU的网口分别与第一交换机、第二交换机连接，所述第一交换机和第二交换机之间通过网线连接，所述每个位于水上的控制器与第一交换机、第二交换机形成一个独立的第一环网；所述水下网络包括n个位于水下的控制器，以及位于水下的第三交换机和第四交换机，所述每个位于水下的控制器具有两个相连的CPU，所述两个CPU的网口分别与第三交换机、第四交换机连接，所述第三交换机和第四交换机之间通过网线相连，所述每个位于水下的控制器与第三交换机、第四交换机形成一个独立的第一环网；所述水上网络还包括水上光端机，所述水下网络还包括水下光端机，所述第一交换机、第二交换机分别与水上光端机相连，所述第三交换机、第四交换机分别与水下光端机相连，所述水上光端机和水下光端机通过光纤相连接，所述第一交换机、第二交换机、第三交换机、第四交换机、水上光端机、水下光端机组成第二环网。