水下光通信技术难点分析
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２０１６年第 １期
安徽 电子信息职业技术学 院学报
Ｎｏ．１ ２０１６
第 １５卷（总第 ８２期）ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＮＨＵＩＶＯＣＡＴＩＯＮＡＬＣＯＬＬＥＧＥＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ＆ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｎｏ．８２ Ｖｏ１．１５
［文 章编 号】１６７１—８０２Ｘ（２０１６）０１—００１５—０４
光 通信 的技 术难 点 ，提 出水 下光通信 技 术研 究 的方 向。
关键 词：水 下光 通信 ；蓝 绿光 通信 ；研 究现 状 ；技 术难 点
中 图分类 号：ＴＮ９２９．２
文献 标 识码 ：Ａ
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ ｉｎ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ
用几百米长的拖曳天线 ，通信速率为每分钟几个 比 景规划局开始执行联合战略激光通信计划。从 １９８０
特，传输三个字母的报警信号需要花十几分钟［６－７１。这 年起 ，以几乎每两年一次的频率 ，多次进行海上大型
种方法不能满足潜艇对隐蔽 Ｉ生的要求且容易被干扰 ， 蓝绿激光对潜通信试验 ，这些试验包括成功进行 的
水下光通信技术难点分析
邓 荣， 冯 瑜 ， 罗 兵
（海 军蚌 埠士 官 学校 ， 安徽 蚌 埠 ２３３０１２）
摘 要 ：水下 光通信 是 以光 为信 息载 体 ，脉 冲 数 字编码 来调 制 ，通过 水 下信 道传 输信 息 的通信 方 式 ，蓝 绿
激 光在 海 水 中数 据传 输 能力 强 。本文介 绍 了水 下光 通信 的应 用前 景和 国 内外光 通信 的研 究现状 ．分析 了水下
针 对上 述 问题 ，２０世 纪 ７０年 代起 ，就 有 人 开始 检测器件的性能没有提高，一度逐渐沉寂 ，但进入九
开展水下光通信研究 ，通过使用光通信来改变水下 十年代 ，尤其是进入新世纪后 ，受无线光通信技术和
军事载体通信速率低和保密性差 的状况。
器件性 能 提高 的推 动 ，水 下蓝绿 光通 信重 新受 到 巨
圜困固囫
３ｄＢ／ｋｍ，所 以 ，声波为在水下数据传输 提供 了一种 在天气不正常、大暴雨 、海水浑浊等恶劣条件下正常
解决方案阎。但是水声信道是多途 、色散和时变的信 进 行 。１９８５年美 国海军 利用 星载 激光 器与 “海豚 号 ”
道 ，声波在其 中的传播行为十分复杂 ，影响水声通信 潜艇进行了通信试验 ，深度达 ２５０ｍ，航速 ３Ｏ节 ，通
１９７１年 美 国 海 军 成 功 研 制 出 ＰＬＡＤＳ（Ｐｕｌｓｅ
尽快 了解 战场态势 、做出反应 ，需要 又快又准的通 Ｌｉｇｈｔ Ａｉｒｂｏｒｎ Ｄｅｐｔｈ Ｓｏｕｎｄｅｒ）机 载 系统 ，并 在 直 升机
信 。
上对海底进行 了实验。美 国海军从 １９７７年通过卫
目前潜艇无线通信主要采用甚低频通信昀，须使 星一潜艇通信可行 Ｉ生认证后 ，就与美国国防研究远
高速率 、大容量而得到广泛重视 ，各种新的理论 和 到 １．４６ｋｂ／ｓ的数 据传输 。２００４年 ，美 国的 Ｗｏｏｄｓ
应用技术不断涌现 ，一些商用级 的无线光通信系统 Ｈｏｌｅ研究所 和麻省理工在海水 中采用普通的蓝光
已经开发并被广泛使用 。如 ２０００年悉尼奥运会 的 ＬＥＤ实 现 了 １１５ｋｂ／ｓ的 Ｉｒｄａ通信 ，距离 达到 ５ｍ。
率的平方成正 比，通信可用 的带宽很窄 。声波在水 光通信系统 ，并向星载激光通信系统发展。
下传输 的速度很慢 ，限制了水下快速通信 的发展。
（三 ）水下蓝绿光通信
另外 ，声波通信的保密性存在一定的安全隐患 ，不能
水下蓝绿光通信受对潜光通信技术需求的推动
满 足现 代海 战 的要求 。
从六十年代开始兴起 ，发展到八十年代由于光源和
不能实 时通 信 。
１２ｋｍ高空对水下 ３００ｍ深海 的潜艇的单工激光通
在传输距离上具有明显优势的声波近年来逐渐 信试验 ，以及在更高的天空 、长续航时间的模拟无人
被人们重 视 ，声波在海水 中能传输几百公里 ，即使 驾驶飞机与以正常下潜深度和航速航行 的潜艇间的
２０ｋＨｚ的声波在水 中 的传输 衰减也 只有 ２ｄＢ／ｋｍ～ 双工激光通信可行性试验 ，证实了蓝绿激光通信能
敌艇 ，或者对敌艇进行长时间跟踪。它使用灵活、隐 网。同时无线光通信应用不断扩展 ，如室 内的可见光
蔽性强 、能适应复杂海况 、可探测危 险海域 ，能有效 通信 ，大气无线光通信 ，空间的卫星激光通信等。
减少人员伤亡 ，被喻为“海底侦察兵”。为了把 ＵＵＶ
（－ ）对 潜光 通信
搜 集 的 大量 情 报快 速 、实 时 地 汇报 给母 艇 以便 母 艇
的物理因素也很多 ，主要是 ：传播延迟长和延迟方差 信容量 已达数 Ｋｂｐｓ，并取得 了惊人的数据… ２１。
大 、传 播 损失 大 、多路径 效应 严重 、浅海 环境 噪声 强 、
除美 国以外 ，英 国、俄罗斯 、加拿大 、瑞典 、澳大
多普勒频散严重等 。而且声波的吸收大体上与频 利亚、法国、荷兰等国也先后研制 出了各 自的机载激
二 、国外 光通 信研 究状 况
大重 视 ，国外很 多研 究机 构先后 进 行 了水 下蓝 绿光
（一 ）无线光通信
通信 的各 种实 验 。
进入二十一世纪后 ，自由空 间无线光通信技术
１９９３年 ，巴西 的 Ｊ．Ｐ．ｙｏｎ ｄｅｒ Ｗｅｉｄ在பைடு நூலகம்用波长
得到迅猛发展。由于其无需线路投资 、无频段 限制 、 为 ６１０ｎｍ的半导体激光器实现 了 ２０ｍ传输速率达
ＤＥＮＧ Ｒｏｎｇ，ＦＥＮＧ Ｙｕ，ＬＵＯ Ｂｉｎｇ （Ｂｅｎｇｂｕ Ｎａｖｙ Ｐｅｔｔｙ Ｏｆｉｃｅｒ Ａｃａｄｅｍｙ，Ｂｅｎｇｂｕ ２３３０１２，Ａｎｈｕｉ）
圜困固囫
邓 荣★冯 瑜★罗 兵——水下光通信技术难点分析
第 １期
有效搜集水 中和水面情报 ，作 为诱饵协助母艇猎杀 光接入网，德 国、捷克等国一些大学的校园光接人
安徽 电子信息职业技术学 院学报
Ｎｏ．１ ２０１６
第 １５卷（总第 ８２期）ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＮＨＵＩＶＯＣＡＴＩＯＮＡＬＣＯＬＬＥＧＥＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ＆ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｎｏ．８２ Ｖｏ１．１５
［文 章编 号】１６７１—８０２Ｘ（２０１６）０１—００１５—０４
光 通信 的技 术难 点 ，提 出水 下光通信 技 术研 究 的方 向。
关键 词：水 下光 通信 ；蓝 绿光 通信 ；研 究现 状 ；技 术难 点
中 图分类 号：ＴＮ９２９．２
文献 标 识码 ：Ａ
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓ ｉｎ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍ ｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ
用几百米长的拖曳天线 ，通信速率为每分钟几个 比 景规划局开始执行联合战略激光通信计划。从 １９８０
特，传输三个字母的报警信号需要花十几分钟［６－７１。这 年起 ，以几乎每两年一次的频率 ，多次进行海上大型
种方法不能满足潜艇对隐蔽 Ｉ生的要求且容易被干扰 ， 蓝绿激光对潜通信试验 ，这些试验包括成功进行 的
水下光通信技术难点分析
邓 荣， 冯 瑜 ， 罗 兵
（海 军蚌 埠士 官 学校 ， 安徽 蚌 埠 ２３３０１２）
摘 要 ：水下 光通信 是 以光 为信 息载 体 ，脉 冲 数 字编码 来调 制 ，通过 水 下信 道传 输信 息 的通信 方 式 ，蓝 绿
激 光在 海 水 中数 据传 输 能力 强 。本文介 绍 了水 下光 通信 的应 用前 景和 国 内外光 通信 的研 究现状 ．分析 了水下
针 对上 述 问题 ，２０世 纪 ７０年 代起 ，就 有 人 开始 检测器件的性能没有提高，一度逐渐沉寂 ，但进入九
开展水下光通信研究 ，通过使用光通信来改变水下 十年代 ，尤其是进入新世纪后 ，受无线光通信技术和
军事载体通信速率低和保密性差 的状况。
器件性 能 提高 的推 动 ，水 下蓝绿 光通 信重 新受 到 巨
圜困固囫
３ｄＢ／ｋｍ，所 以 ，声波为在水下数据传输 提供 了一种 在天气不正常、大暴雨 、海水浑浊等恶劣条件下正常
解决方案阎。但是水声信道是多途 、色散和时变的信 进 行 。１９８５年美 国海军 利用 星载 激光 器与 “海豚 号 ”
道 ，声波在其 中的传播行为十分复杂 ，影响水声通信 潜艇进行了通信试验 ，深度达 ２５０ｍ，航速 ３Ｏ节 ，通
１９７１年 美 国 海 军 成 功 研 制 出 ＰＬＡＤＳ（Ｐｕｌｓｅ
尽快 了解 战场态势 、做出反应 ，需要 又快又准的通 Ｌｉｇｈｔ Ａｉｒｂｏｒｎ Ｄｅｐｔｈ Ｓｏｕｎｄｅｒ）机 载 系统 ，并 在 直 升机
信 。
上对海底进行 了实验。美 国海军从 １９７７年通过卫
目前潜艇无线通信主要采用甚低频通信昀，须使 星一潜艇通信可行 Ｉ生认证后 ，就与美国国防研究远
高速率 、大容量而得到广泛重视 ，各种新的理论 和 到 １．４６ｋｂ／ｓ的数 据传输 。２００４年 ，美 国的 Ｗｏｏｄｓ
应用技术不断涌现 ，一些商用级 的无线光通信系统 Ｈｏｌｅ研究所 和麻省理工在海水 中采用普通的蓝光
已经开发并被广泛使用 。如 ２０００年悉尼奥运会 的 ＬＥＤ实 现 了 １１５ｋｂ／ｓ的 Ｉｒｄａ通信 ，距离 达到 ５ｍ。
率的平方成正 比，通信可用 的带宽很窄 。声波在水 光通信系统 ，并向星载激光通信系统发展。
下传输 的速度很慢 ，限制了水下快速通信 的发展。
（三 ）水下蓝绿光通信
另外 ，声波通信的保密性存在一定的安全隐患 ，不能
水下蓝绿光通信受对潜光通信技术需求的推动
满 足现 代海 战 的要求 。
从六十年代开始兴起 ，发展到八十年代由于光源和
不能实 时通 信 。
１２ｋｍ高空对水下 ３００ｍ深海 的潜艇的单工激光通
在传输距离上具有明显优势的声波近年来逐渐 信试验 ，以及在更高的天空 、长续航时间的模拟无人
被人们重 视 ，声波在海水 中能传输几百公里 ，即使 驾驶飞机与以正常下潜深度和航速航行 的潜艇间的
２０ｋＨｚ的声波在水 中 的传输 衰减也 只有 ２ｄＢ／ｋｍ～ 双工激光通信可行性试验 ，证实了蓝绿激光通信能
敌艇 ，或者对敌艇进行长时间跟踪。它使用灵活、隐 网。同时无线光通信应用不断扩展 ，如室 内的可见光
蔽性强 、能适应复杂海况 、可探测危 险海域 ，能有效 通信 ，大气无线光通信 ，空间的卫星激光通信等。
减少人员伤亡 ，被喻为“海底侦察兵”。为了把 ＵＵＶ
（－ ）对 潜光 通信
搜 集 的 大量 情 报快 速 、实 时 地 汇报 给母 艇 以便 母 艇
的物理因素也很多 ，主要是 ：传播延迟长和延迟方差 信容量 已达数 Ｋｂｐｓ，并取得 了惊人的数据… ２１。
大 、传 播 损失 大 、多路径 效应 严重 、浅海 环境 噪声 强 、
除美 国以外 ，英 国、俄罗斯 、加拿大 、瑞典 、澳大
多普勒频散严重等 。而且声波的吸收大体上与频 利亚、法国、荷兰等国也先后研制 出了各 自的机载激
二 、国外 光通 信研 究状 况
大重 视 ，国外很 多研 究机 构先后 进 行 了水 下蓝 绿光
（一 ）无线光通信
通信 的各 种实 验 。
进入二十一世纪后 ，自由空 间无线光通信技术
１９９３年 ，巴西 的 Ｊ．Ｐ．ｙｏｎ ｄｅｒ Ｗｅｉｄ在பைடு நூலகம்用波长
得到迅猛发展。由于其无需线路投资 、无频段 限制 、 为 ６１０ｎｍ的半导体激光器实现 了 ２０ｍ传输速率达
ＤＥＮＧ Ｒｏｎｇ，ＦＥＮＧ Ｙｕ，ＬＵＯ Ｂｉｎｇ （Ｂｅｎｇｂｕ Ｎａｖｙ Ｐｅｔｔｙ Ｏｆｉｃｅｒ Ａｃａｄｅｍｙ，Ｂｅｎｇｂｕ ２３３０１２，Ａｎｈｕｉ）
圜困固囫
邓 荣★冯 瑜★罗 兵——水下光通信技术难点分析
第 １期
有效搜集水 中和水面情报 ，作 为诱饵协助母艇猎杀 光接入网，德 国、捷克等国一些大学的校园光接人