深海长期实时高速水下无线光通信
网络与互联网体系结构
2024-05-16 v2 光学
摘要
海底观测网可通过结合包括缆接海底节点、自容式节点以及移动平台在内的多种观测方式，对海洋进行全天候、长期、连续、实时和原位观测，其中可靠且长期的高速水下无线通信成为基本需求。近年来，水下无线光通信（UWOC）已成为一种极具前景的解决方案，并迅速成为满足该需求的研究热点。在本文中，我们展示了用于深海海底观测网的高速UWOC系统的实验与应用。据我们所知，这是首个速率高达125 Mbps的长期实时深海UWOC链路。在30 m距离、1650 m深度下，实现了双向以太网UWOC链路，包括125 Mbps可方向调节绿光链路和6.25 Mbps非视距（NLOS）蓝光链路。通过高速125 Mbps绿光链路实现了8K 30 FPS和4K 120 FPS的高质量视频传输，峰值信噪比（PSNR）一致率达100%，显示出无损传输高质量视频的能力。30天的长期测量结果表明，125 Mbps和6.25 Mbps链路的BER性能均低于10-5，证明了该UWOC系统在1650 m深度的稳定性和可靠性。考虑几何损耗时，绿光和蓝光链路的最大传输距离估计分别为117.7和128.3 m，若无几何损耗则可分别扩展至231.6和337.5 m。作为首个深海长期实时UWOC系统，我们相信该演示可为进一步的UWOC研究以及缆接与无缆观测平台融合的海洋观测组网提供宝贵经验。
引用
@article{arxiv.2310.07718,
title = {Long-term and Real-time High-speed Underwater Wireless Optical Communications in Deep Sea},
author = {Jialiang Zhang and Sujing Wang and Ziqi Ma and Guanjun Gao and Yonggang Guo and Fei Zhang and Shanguo Huang and Jie Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.07718},
year = {2024}
}