水下隐形光通信网络与光束方向技术,用于在空中和水下光学路径之间进行动态切换
Kiichiro Kuwahara1, Keita Tanaka2, Ayumu Kariya1
1Faculty of Engineering and Design, Kagawa University, 2217-20 Hayashi-cho, Takamatsu 761-0396, Kagawa, Japan.
Sensors (Basel, Switzerland)
|February 26, 2025
概括
本研究介绍了一种混合光学无线通信系统,可以在水下和空中路径之间切换,以保持高数据传输能力. 这种动态切换可确保稳定的性能和高质量的视频流,即使在具有挑战性的水下条件下.
科学领域:
- 光学无线通信的无线通信
- 水下网络 水下网络
- 数据传输 数据传输
背景情况:
- 水下光学无线通信面临着诸如度和有限的传输距离等挑战.
- 在动态的水下环境中保持一致的数据传输能力和信号质量至关重要.
研究的目的:
- 提出和评估一个双向的水下光学无线通信网络与动态路径切换.
- 通过适应通道条件,最大限度地提高数据传输能力并确保可靠的通信.
主要方法:
- 实施一个系统,在水下和空中光学路径之间动态切换.
- 使用自适应调制和光束转向技术来克服水下通道损伤.
- 进行实验,以评估在不同水下距离和光束方向失调下性能.
主要成果:
- 切换到海底1.8米以上的空中路径显著改善了性能,保持了一致的SNR和比特率.
- 该系统表现出高传输能力和SNR稳定性,随着水下距离的增加.
- 4K UHD 视频流显示降低了退化和接近原始质量,在切换到空中路径时具有 20 ms 的延迟.
- 一个2度的光束转向失调导致了12dB的SNR损失和222Mbps的容量减少.
结论:
- 根据通道条件动态利用水下和空中光学路径,可实现可靠和高效的数据传输.
- 拟议的混合方法是下一代水下光学无线通信网络的可行解决方案.
- 适应性策略是克服水下光通信固有的局限性的关键.


