中国研究人员打造移动全光通信网络原型 可在不同环境中实现无缝网络连接

盖世汽车讯 据外媒报道，中国南京邮电大学（Nanjing University of Posts and Telecommunications）的研究人员展示了一款移动全光通信网络的原型，为在空中、陆地上以及水下环境中（即使通信节点安装于移动载体上）实现无缝网络连接奠定了基础。该项技术突破将促进在导航、应急响应、研究及商业运作等动态且具挑战性的场景中，实现无中断的数据交换。

移动全光通信网络原型（图片来源：南京邮电大学）

该研究团队负责人Yongwin Wang表示：“我们的全光无线网络结合了不同的光源，能够在移动节点间动态调整光路径，从而实现不中断的网络连接。该技术不仅支持双向实时数据传输，还确保了无论在何种环境条件下，网络内部及网络间的通信与数据交换均能保持极高的可靠性。”

在《光学快报（Optics Express）》期刊上，研究人员展示了分别部署在两辆移动车辆上的两台原型通信设备，能够在空中和水下环境中建立移动网络节点间的双向光传输。研究人员表示：“我们的新型无线光学通信系统能够为无人机、车辆和船舶等关键移动节点提供持续的网络连接服务，从而有望革新移动网络的运行模式。”

在该款原型系统中，研究人员将移动绿光通信、蓝色激光水下通信、深紫外线光无线数据传输以及用于接收数据的850纳米激光二极管通信系统相结合。

解决对齐挑战

该项新研究基于先前研究人员展示的、基于固定通信节点的全光通信实验展开。研究人员表示：“在该项研究中，我们成功解决了光学路径对齐的挑战，实现了移动全双工光通信。此外，我们还提供了一种新型网络架构，确保了系统各组件间能够均匀且精确地连接在一起，同时支持快速的双向数据传输。”

该款新系统结合了基于传输控制协议/互联网协议（TCP/IP）框架下的移动绿光通信技术，以及水下车辆间的蓝色激光通信数据交换机制。

研究人员还采用了深紫外线光通信系统（实现“日盲”无线数据传输，能够有效避免太阳辐射的干扰）和850纳米激光二极管通信系统用于接收数据。所有此类通信系统均通过以太网交换机连接，以接入各种终端设备，包括传感器和个人计算机。

为了在移动网络节点之间建立跨空气和水下环境的双向光传输，各通信系统间必须完成光学对齐。研究人员通过打造一个图像视频模块以及一个全双光通信模块，并将它们集成在一起，安装在一个三轴云台稳定装置上，成功实现了上述目标。

其中，图像识别模块能够捕捉来自其他通信系统的光学图像，并提供实时反馈信号以控制三轴云台稳定装置，从而让该设备能够在动态条件下维持两个光学通信端口间的光学路径精准对齐，支持基于TCP/IP协议的移动双向数据传输。

此外，研究人员还研发了一款全面映射网络架构，旨在实现所有节点间的无缝且均衡的数据流动，确保实时、双向数据传输，从而保障信息能够同时发送与接收，避免出现延迟或数据丢失。

空气-水间的网络连接

研究人员通过研发两种配备图像识别模块的绿光通信设备，并将其分别安装在三轴云台稳定器上，再分别安装于不同的移动车辆上，以此展示了其新型网络。

研究人员在夜间户外草坪和全日照及室内水箱等不同环境下进行了测试，展示了移动网络节点在空气和水下环境中实现双向光传输的能力，而且最大调制带宽可达4 Mbps，速度足够满足视频和音频传输。此外，该系统还能够在上述两种环境中无缝传输视频通信，并通过Wi-Fi调制解调器提供互联网接入服务。

接下来，研究人员希望构建一个集成有线模式与无线移动及固定节点，而且具有不同波长光源的全光通信网络。此外，他们还期望最终将移动全光通信与无线电、声呐以及气体通信技术结合，以打造未来通信网络。

研究人员表示：“未来，我们有望将片上光通信与自由空间光通信相结合，以打造一个全光互联通信网络，从而能够在空间和芯片环境中传输和接收数据，以实现无缝网络连接，还可用于研发先进信息处理及计算系统。”