突破性的多光源全光网络架起海、空、天之间通信的桥梁

研究人员开发出一种创新的全光通信网络，可在太空、空中和水下等各种环境中实现无缝连接。通过整合多个光源，该网络可在不同介质间进行不间断的实时数据传输，从而增强通信、导航和数据交换能力。资料来源：南京邮电大学，王永进

来自南京邮电大学的研究团队负责人王永进说："在当今世界，数据传输对通信、导航、应急响应、研究和商业活动至关重要。这种新型无线网络可实现跨环境的不间断连接，促进网络节点之间的双向实时数据传输，从而在网络内部和网络之间进行通信和数据交换"。

在 Optica 出版集团的《光学快报》（Optics Express）杂志上，研究人员描述了这种完全基于光的通信网络，并演示了网络节点之间的实时视频通信。他们还展示了该网络能同时支持有线和无线设备接入，并能在网络节点之间进行双向数据传输。这两种功能对于同时向不同用户提供各种服务至关重要。

全光通信可用于海洋和湖泊，例如，传感器收集生态数据并与水面浮标通信。然后，数据可以通过无线方式在水面或城市之间的长距离传输链路上发送。该网络还可以通过调制解调器连接到互联网，让身处偏远海域等地的人们能够访问主干网络，共享信息。

建立综合网络

无线光通信网络通常是为特定场景设计的，缺乏与其他通信系统的互操作性。要建立天-空-海互联，需要将多种技术融合在一起，形成一个无缝的通信网络，这是一项艰巨的任务。为了实现这一目标，研究人员利用四种光的光谱为四种不同的环境或应用建立了无线光通信链路。

研究人员进行的实验表明，全光通信网络可以通过有线和无线接入实现全双工实时视频通信以及传感器、图像和音频文件的寻址传输。资料来源：南京邮电大学，王永进

他们使用蓝光进行水下通信，因为海水对蓝绿色光的吸收窗口较小，与其他波长的光相比，蓝绿色光可以在水下传播得更远。这使得该系统可用于控制无人驾驶水下航行器，或在水下设备和浮标之间建立通信。白光 LED 用于在浮标或水面上的船只等物体之间传输信息。

在与无人机等机载设备连接时，则使用深紫外光。这提供了太阳盲通信，可防止阳光干扰。最后，为了在自由空间进行点对点通信，使用了近红外激光二极管，因为它们能发出定向光，具有很高的光功率。研究人员还根据 TCP/IP 协议设计了一种可无线或有线访问互联网的网络，使其适用于物联网应用。

连接光源

王说："重要的是要从蓝光、白光、深紫外波长和激光二极管的通信中建立一种统一的传输模式，这样我们就能利用以太网交换机将它们整合在一起。"为了使这项工作成为可能，LED 和调制方案决定了网络吞吐量，而光电二极管则限制了传输范围，光学带通滤波器将所需的光信号与其他光谱的光信号隔离开来。

研究人员的研究表明，全光通信网络可以通过有线和无线接入完成全双工实时视频通信以及传感器数据、图像和音频文件的传输。全双工视频意味着可以同时传输和接收视频，这是视频会议等应用所必需的。当以每秒 22 帧的速度向网络传输 2560 × 1440 和 1920 × 1080 像素的实时视频时，视频依然清晰，几乎没有延迟。使用网络数据包分析工具测得的最大数据包丢失率为 5.80%，传输延迟低于 74 毫秒。

现在，研究人员的目标是利用波分复用技术消除 LED 造成的瓶颈，从而提高全光通信网络的吞吐量。这将有助于提高网络的整体效率和性能。他们还致力于实现移动节点，而不仅仅是固定节点，这就需要解决光对准的难题。这对于水下设备和无人机的使用尤为重要。

编译自:ScitechDaily