Page 38 - 网络电信2022年5月刊

解 决 方 案

一种水下无线光通信系统解决方案

1
1
陈文江 ，陈麒安 ，陈宏铭 2
1. 苏州芯运旺电子科技有限公司；
2. 浙江海洋大学信息工程学院

摘要：水声技术是目前应用范围最为广泛且时间最长的水下无线通信技术。随着需求不断提高，水声通信的短板也逐渐显现
出来。如传播延迟长、信号衰减大、多径效应严重、通信带宽有限等特性导致水声通信在水下通信网络设计面临巨大挑战。水下光
通信具有带宽受环境影响小、可用载波频率高、传输时延小等优势。水下可见光通信技术是一种新的水下无线通信技术，是以可见
光信息为载体，高速脉冲数字编码调制，通过水下信道高速传输信息的通信方法。该技术具有速度高、体积小、成本低、容量大等
优点，本文提出一种系统解决方案用来研究水下环境复杂多变的传输信道，为未来稳定、可靠、高速的水下可见光通信技术以及工
程化应用提供指导。
关键词：水下无线光通信；信号建模

一、 引言 地光缆实现世界范围的互联互通。通过光纤传输具有带宽大、
人类赖以生息繁衍的地球有三分之二表面积是由海洋覆 传输速率高、抗干扰性佳等优点，但光纤的缺点是成本较高，
盖，蓝色海洋在人类许多活动中，如休闲、渔业与交通运输方 而且容易受海底地震损坏或是遭受海底生物破坏，因此并不适
面一直扮演着关键而且重要的角色。同时，由于海洋蕴藏了 合水下通信的广泛应用。
丰富的资源，包含了无数的科研价值。许多科学领域方面的探 如 图 1 所 示 （ 来 源 : h t t p s : / / k k n e w s . c c / z h - t w /
索，例如气象、气候变化、环境污染、海底异常地震、火山活 science/9x56kl5.html），水下无线通信是开发海洋观测系统
动等的观测与监测，也都跟海洋息息相关。对于海洋的未知， 的关键技术，可以凭借无线通信技术来进行海洋相关活动或状
持续推动着人类进行相关的科学技术研究与发展。当前世界强 况的监测、以及数据的采集与传输。像气候变化、环境污染、
国也纷纷推出自己的海洋发展战略，加快对海洋的探索和开 海底异常地震、火山活动等相关状况的持续侦测与数据采集，
发。 或是进行海底特定目标的探查，进行摄影，并及时将图像透过
传统的水下有线通信适合于平台和岸基、岛基等距离较近 远距离数据传输传回到地面。另外，水下无线通信在军事中也
的通信，现有的水下有线通信方式，已基本由原始的电缆通信 一直扮演着很重要的作用，同时水下无线通信也是水下传感器
向新型的光纤电缆通信转变，主要是通过铺设海底光缆线，利 网络建置的关键技术。
用连接各国的海底光缆系统进行沿海国家的信息联通，再由陆

60 网络电信 二零二二年五，六月