水下光通信|高速灵活的通信选择

水下无线通信简介

水下无线通信是指在水环境中通过无线载波传输数据，载波可以是电磁波、声波和光波。

海洋覆盖着地球三分之二的表面积，它是人类探索和研究的最前沿的领域之一。水下无线通信是研制海洋观测系统的关键技术，借助海洋观测系统，可以采集有关海洋学的数据、监测环境污染、气候变化海底异常地震火山活动、探查海底目标以及远距离图像传输。同时，它在军事中也起到至关重要的作用。

水下无线通信主要可以分成三大类：水声通信、水下电磁波通信和水下光通信，它们具有不同的特性及应用场合。

01 水声通信

水声通信的最吸引人的优点是它可以实现长达几十公里的远距离链路。但它也具有一定的内在技术局限性：

●声链路的传输数据速率相对较低（通常是kbps级别）。

●声波在水中的传播速度很慢，声学链路遭受严重的通信延迟(通常以秒为单位)。它无法支持需要实时大容量数据交换的应用。

●声波收发器通常体积大、成本高、耗能大，对于大规模的UWSNs实现不经济。此外，声学技术还会影响到利用声波进行通信和导航的海洋生物。

02 水下射频通信

●射频通信与声波和光波相比，可以实现地面射频通信系统和水下通信系统相结合的跨界通信。由于含有大量盐的海水是导电传输介质，所以射频波在超低频（30-300Hz）下只能传播几米。

●水下RF-EM系统还需要巨大的发射天线和昂贵、耗能的收发器，成本太高。

03 水下光通信

●更高的数据速率：可以在几十米的中等距离上实现Gbps级别的数据传输速率。这种高速的优势将保证许多实时应用的实现，例如水下视频传输。

●更低的链路延时：在水中，光的传播要远高于声波，因此水下通信的链路不会受到链路延迟的影响。

●安全性高：大多数的水下通信系统都是密闭结构，难以进行窃听。

●成本低：激光二极管和光电二极管作为光学水下收发器，成本低。