“云－洋计算”打造互动支撑,水下无线激光通信仍存困难

前言：

陆地网络已经进入成熟发展阶段，但水下却依然是一片“处女地”。而未来将是海洋的时代，更是智慧海洋大数据的融合。

海洋将是全球新的增量空间

根据中国互联网络信息中心4月28日发布的第45次《中国互联网络发展状况统计报告》显示，中国网民规模突破9亿，互联网普及率达64．5％。

截止2018年，深圳市海洋生产总值2327亿元，同比增长4．63％；海洋经济生产总值占全深圳市GDP的9．6％。

其中深圳电子信息产业产值更是占全国电子信息产业总值近六分之一，深圳有涉海企业7300多家，约占全省24％，成为深圳经济发展的重要支撑。

中美经济贸易战的根源点其实在于有限的存量空间里面的激烈竞争，而海洋将是一个无限的增量空间，大力发展蓝色经济，助力海洋强国的建设，这不仅是对深圳，更是对中国乃至世界的一个新的增长点。

粤港澳大湾区发展战略其核心在“湾”，加强粤港澳合作，拓展蓝色经济空间，共同建设现代海洋产业基地。

2019年10月开始，深圳积极建设全球海洋中心城市，凝聚“双区驱动”动力，建成社会主义的先行示范区、粤港澳大湾区。

据初步统计，2017年深圳海洋生产总值预计达1630亿元，同比增长约10％。到2020年，深圳将产值目标设定为3000亿元，几近翻倍。

水声通信技术是关键

“通信＋计算”技术是核心、是基础、是灵魂，为构建海洋网络空间基础设施提供了充分的技术和理论研究基础，从而适应我国海洋事业发展的需要。

智慧海洋大数据是智慧海洋的神经中枢，要实现对各种资源的集约利用、各种海洋数据资料的交互融合和智慧挖掘。

而水声通信作为目前水下最合适的无线通信方式，在整合海洋大数据方面发挥着不可忽视的的作用。

打造水下移动平台自组织网络，还可集成海洋感知、智能控制、数据分析、数据融合与可视化等技术，与水上通信构成“空天地海”一体化通信网络。

水下无线通信网络技术是智慧海洋大数据的先行者，也是海洋电子信息产业的基础。其广泛应用将推动深圳市乃至我国在海洋国防、海工装备、海洋科学观测、海洋监测与预警等领域的发展，也将带动水下机器人、潜水消费、海洋渔业等行业的产业升级。

此外，发展水声通信定位技术应借鉴网络思维，要有数据和服务，而海洋大数据的关键是最后的处理和决策，而非数据本身。

“云－洋计算”打造互动支撑

智慧海洋是以完善海洋信息采集与传输体系为基础，将海洋权益、管控、开发三大领域的装备和活动进行体系性整合，以实现海洋资源共享和海洋活动协同。

不论是智慧海洋还是水下创新网络，都需要更好地了解水下信号传播机理，这是目前整个智慧海洋研究中最核心、最关键的问题之一。

在水下无线通信网络技术领域，来自深圳市智慧海洋科技有限公司，以其世界领先的水声通信和水下组网技术。

国家特聘专家、智慧海洋科技创始人崔军红提出的“智慧海洋与云－洋计算”的全新概念，把智能放在前端，提高算法复杂度和通信的性能，做到“云－洋融合”。

从而逐步解决水声通信与网络这一世界难题，为打造智慧海洋的信息互通做了有力支撑。

与云计算不同的是，云—洋计算将智能算法放在更靠前的位置，任何一个海洋技术系统都分水上和水下部分，数据流和控制流一定通过水声通信链接。

解决问题的方法在于多计算、少传输——即用智能程度更高的算法提升水下通信的性能。

作为智慧海洋的基础性问题，5G、WIFI、新一代卫星及传统无线电通信，都使下一步智慧海洋走向更深层次。

通讯和传感器领域都将向着高精度、微型化、微功耗发展，同时把通信网络安全技术放在重要发展方向上。

水下无线激光通信仍存困难

我们国家正积极建设“智慧海洋”，其中一个方向就包括海洋通信。目前在水下通信最常用的就是水声通信，由于声音在水中的传播速度非常快（1000多米每秒），所以声音成为水下探测和通信较为适合的手段。

但水声通信存在很大的问题，水声通信的带宽非常小，最快也只有Kb量级，并且容易受噪声影响，虽然研究者们通信各种手段尽力去扩大它的带宽，但声音的物理本质决定了它总有一个极限。

水声通信特点有点类似于我们现在使用的3G4G网络，传播距离远但通信速率低；而水下激光通信就类似于即将广泛推广使用的5G，要知道5G采用的毫米波频段，覆盖距离最大也只有几百米，但通信速率要高得多。

如何更好地解决运动中的通信问题，由于激光通信属于点对点通信，方向性很强，当潜航器在水下运动时，两端需要实时对准。

未来一个海域内肯定会分布多个水下潜航器，这个时候就要解决一个基站如何与多个平台之间如何建立快速高效的通信，而激光多点通信是个相当难的问题。

现者海水环境是不断变化的，悬浮生物和海水杂质都会对光产生很大的衰减。海底生物很多都有趁光性，蓝绿光又是可见光，很容易挡住光线导致传输中断。

无论是实验还是成品，目前通信距离仍然只有有限的几十米，下一步还要加强研究，继续增加通信距离。

结尾：海洋经济迈向价值链高端

当前，中国沿海省份以14％的国土面积，承载了40％的全国人口，创造了60％的国内生产总值，涉海企业为社会提供了3600多万个就业岗位。

在2017年底于深圳举办的首届中欧蓝色产业合作论坛上，国家海洋局局长王宏表示，中国经济已是高度依赖海洋的开放型经济。

2017年，中国海洋生产总值达到7．8万亿元。今年年初召开的全国海洋工作会议提出，预期2020年我国海洋生产总值达到10万亿元。

到2035年，在海洋装备、海洋生物、滨海旅游、海水利用、海洋新能源、海洋交通运输等产业领域。

其将形成若干个世界级海洋产业集群，推动一批涉海企业全球布局，牢牢占据全球海洋产业价值链的高端，力争实现我国海洋经济总量占国内生产总值的比重达到15％左右。

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