多点组网水下无线光通信实验成功！ - 海洋观测通讯技术

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2022年12月29日，武汉六博光电的水下光通信研发团队在武汉市木兰湖水域成功开展了多点组网水下无线光通信实验。

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实验前对木兰湖水质进行测试，水质衰减系数为2.61dB/m。为实现多点间组网通信，LED发射光源的光束角设计为120°，接收端采用高灵敏光电倍增管（PMT）作为大视场接收光电探测器，接收视场角度约为40°。实验时将水下光通信设备安装于实验架下端并浸入湖水中，距离水面约1.5米，实验架上端安置在船舷处，通过驾驶船只来控制设备的位置、距离和指向，开展了多种模式水下通信测试。

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（1）点对点水下无线光通信测试

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小船端安装光束发散角120°的蓝光设备，大船端安装40°接收角的绿光设备，通过驾驶船只来调节设备间的距离和指向角度（见图1）。实验证明，发射中心轴在向左或右偏转60度范围内，以及接收端光轴反向偏转20度范围内时，双向都可以分别正常进行图片和视频通信，最大通信速率为20Mbps，即发射与接收光轴最大偏差为80度时仍可以维持水下无线光通信。在水质衰减系数为2.61dB/m情况下通信距离达到了13米。深海环境下的水质衰减系数在0.2dB/m左右，在该水质环境下本广角通信设备的通信距离可以超过50米。

测试也验证了两船在行驶情况下可以保持通信，验证了广角LED通信设备在水下可以开展移动光通信任务，为水下手持光通信、水下机器人、水下潜航器等移动平台间的光通信奠定了基础。

图1 120°光束角点对点移动光通信实验场景（蓝光发射，绿光接收）

（2）1发3收水下无线光通信测试

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分别将设备放入湖水中，使用一台光束角120°的蓝光设备发送视频数据，三台绿光设备安置在120°蓝光覆盖范围内区域，接收设备间距2-3米，同时接收视频数据。实验证明3台接收设备能同时正常接收发射端的实时视频（见图2），该实验验证了在水下组建水下LiFi（光网）的可行性，使得无线光通信技术在水下具有广阔的应用前景。

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图2 水下光通信组网测试场景图

（3）全双工水下无线光通信测试

将一台蓝光设备与一台绿光设备放入湖水中，同时以120°大发散角发射、全双工模式发送与接收数据，成功实现了图片、实时视频全双工传输，测得最高双向通信速率可达到15Mbps（见图3）。

图3 实时全双工测试场景图

本次实验完成了水下全双工通信、移动光通信和一对多组网通信，该技术产品适用于海底探测、移动设备的水下作业、海底观测仪器与船舶及无人潜航器、潜艇之间的高速数据通信等领域。

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武汉六博光电技术有限责任公司是国家高新技术企业，国家中小型科技企业，公司主要从事空间光通信、水下光通信、高速光电探测器等领域的产品研发、制造与生产，主营产品已通过ISO9001质量体系认证。公司近两年致力于推进水下无线光通信设备实际工程化应用，研发出数款新型水下无线光通信设备，已应用于水下无线高速数据传输多种场景，促进了我国水下经济活动的发展。公司文化秉承了“自强、弘毅、求实、拓新”的精神，致力于成为国际领先的移动光通信和水下光通信设备制造与服务提供商。

图4 武汉六博光电水下光通信研发团队 8 O% G6 n+ w2 m9 o: E - z! h/ ~! s( d! I2 G% g ' P2 J9 }& O4 m% g* E' s( i( S