海底光电缆连接海边的岸基站，由岸基站向该系统提供电能，并交互式远程控制系统的运行、实时获取采集的数据。因为这类系统解决了大量原位观测设备在海底长期运行面临的持续电能供给和海量数据传输两大难题，是人们能够对海洋特定区域的物理、化学、生物和地质地球物理等过程直接进行全天候的高分辨率原位实时长期综合观测的先进平台。海底观测网不仅仅能够进行海底的观测，还可以联合观测井向下观测海底以下的世界，通过锚系和观测塔向上观测海洋水层，甚至通过水下接驳坞连接自主式水下航行器（autonomous underwater vehicle; AUV）、Glider等各种活动观测平台，实现对海底、水体、甚至海气界面等全方位的立体观测，摆脱了传统海洋研究方式的种种局限，使人类可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，研究地球内部、海洋与大气等的全球变化，从根本上改变人类认识海洋的途径。因此，海底观测网被称为是继海面船舶、空中遥感遥测之后，人类建立的第3种地球科学观测平台，将成为未来全球海洋探测与研究的主要方式。

海底观测网一般由各类原位观测传感器/仪器/机器人、观测仪器适配器（Science Instrument Interface Module; SIIM，即次接驳盒）、海底主基站（即主接驳盒）、光电复合通信海缆（安装有海底中继器和海底分支器）、海岸基站和远程控制中心等部分组成，其主干基础设施按功能可分为电力系统和通信系统两大部分，具有供电、通信、监控和授时四大功能。其中，SIIM与各类传感器和仪器可组成观测仪器平台，通常针对特定的观测需求，代表一个较为集中的海底观测节点。

海底观测网的核心技术包括海底高压直流输配电、海底高压高频直流变换、海底远程电力监控、海底远距离信息传输和海底原位科学实验等。观测网的运行周期通常要求在25年以上，且主干网核心部件基本要求免更换和免维护。而观测网主要位于海底，特殊的地理位置加上天气、海况和人类活动的限制，导致其研制、布放、保护和维修的难度大、周期长、成本高。

海底观测网是国际上20世纪末才发展起来的一项新技术。按总体结构可分为开放式和封闭式两类。开放式观测网可根据科学需求不断升级，在水下机器人（remote operated vehicle; ROV）协助下灵活更换或扩展各种科学仪器，甚至连接浮标、潜标以及AUV、Glider等移动观测平台，从而有针对性地开展各类海底原位实验，科学用户多、科学应用广；而封闭式观测网的科学仪器较为单一，不具有扩展性或具有极为有限的扩展性，功能升级难、应用面较窄。用于多学科综合海洋观测的科学网为开放式观测网，如美国海洋观测计划-区域尺度节点观测网（OOI-RSN）、加拿大“海王星”海底观测网（NEPTUNE）和欧洲多学科海底观测网（European Multidisciplinary Seafloor Observation; EMSO）等；用于国防的军事网和用于防灾减灾的专用网则为封闭式观测网，如日本的地震和海啸密集海底网络系统（Dense Oceanfloor Network system for Earthquakes and Tsunamis; DONET）观测网和日本海沟海底地震海啸观测网（S-net），其中DONET观测网具有一定的扩展性。总体上，开放式观测网较封闭式观测网实现难度更大、技术风险和工程风险更高。