Page 28 - 网络电信2024年3月刊
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基于可见光通信技术的6G海洋水下通信方案
吴忠胜 王楠
上海诺基亚贝尔股份有限公司
摘 要：为了实现空天地海一体化通信的6G愿景，可以使用蓝绿激光进行水下通信。根据与潜航器
通信的不同方式，将基于VLC（可见光通信）的6G海洋水下通信方案分为以下三种：岸边6G基站+无人
机；卫星直联；卫星+船载6G基站。文章详细说明各方案的工作原理和流程，并对比不同方案在适用
海域、现场部署速度、成本这三个方面的优劣。
关键词：VLC(可见光通信);6G;水下通信
引言 验，证实了利用蓝绿激光在大暴雨、海水浑浊等恶劣条件下也
可见光通信是一种利用波长在380～790nm范围内的可见光 能进行通信，也证实了在海水中，蓝绿激光信号的最大穿透深
[1]
进行数据通信的无线光传输技术 。此外，可见光通信兼具照 度可以大于600m。另外，使用蓝绿激光进行水下通信还有下列
明、通信和控制定位等功能，且具有安全性高、功耗低、频谱 优点：数据传输速率快、传输范围大、器件尺寸小、功耗低和
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无需授权和抗电磁干扰等优势，是6G候选技术之一 。复旦大 抗干扰能力强等。
学研发的可见光通信系统的数据传输速率已经超过了24Gbit/ 下面将介绍基于VLC（可见光通信）的6G海洋水下通信方
[3]
s(8波束） 。很多市场研究机构均认为可见光通信技术具有非 案。
常广阔的发展前景。
实现空天地海一体化通信是6G的重要愿景。在商业开发和 二、基于VLC的6G海洋水下通信方案
科学研究中，潜航器和水下通信的使用，如水下施工、水下勘 我们根据各方案的不同特点，根据与潜航器的不同通信方
探、水下搜救和打捞、水下考古、水底地貌测绘、水下观光、 式，将基于VLC的6G海洋水下通信解决方案分为以下三种进行阐
深海养殖监控等越来越普遍。早在1970年代，潜航器使用蓝绿 述：岸边6G基站+无人机方案（如图1所示）、卫星直联方案、
激光进行水下通信就被提出并证实了。 卫星+船载6G基站方案。
2.1 岸边6G基站+无人机
一、蓝绿激光在水下通信中的研究 岸边6G基站+无人机方案的全称是基于岸边6G基站的无人机
1963年，S.A.Sullian及S.Q.Dimtley等人在研究光波在 D2D（设备到设备）通信方案。该方案的工作原理是：依托部署
海洋中的传播特性时，发现海水中波长450～530nm蓝绿光的衰 在岸边的6G基站，让潜航器、水面上的无人机（两者均安装了
减比其他光波段的衰减要小很多，证实在海洋中亦存在一个类 蓝绿激光收发器和6G用户终端）和岸边6G基站之间快速地建立
似于大气中的透光窗口。1981年，美国海军在美国圣地亚哥海 通信链路，并且始终保持双向实时通信。
域在12000m高度的T-39飞机上与水下300m深的“海豚”号潜艇 当潜航器还未完全下潜到水下时，可以在潜航器与无人机
进行了激光通信实验。1985年在加利福尼亚州附近，装在“剑 之间建立6G D2D通信链路，借此帮助潜航器与无人机之间更便
套”卫星上的激光器与“海豚”号潜艇进行了激光通信实验， 捷和高效地建立激光D2D通信链路，辅助激光对准操作。
潜艇深度250m、航速30节（55.56km/h），通信容量达每秒数千 在潜航器和无人机之间的6G D2D通信链路和激光D2D通信链
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字节，结果令人满意 。 路的切换机制，即建立与断开逻辑，能够始终保持潜航器与无
各国科研人员还进行了长续航时间的模拟无人驾驶飞机与 人机之间的双向实时通信。
以正常下潜深度和航速航行的潜艇间的双工激光通信可行性试
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