邓 欢，徐 敬

(浙江大学 海洋学院光通信实验室，浙江 舟山 316021)

0 引言

随着人类在水下的活动不断扩展，例如环境监测、水下勘探、科学数据收集等，迫切需要一种安全、可靠和高速的水下无线通信技术[1]。水下射频通信在海水中衰减严重，传输距离有限[2]，应用最广泛的水声通信虽然可以达到千米级别的传输距离，但带宽较低[3]。而水下无线光通信(Underwater Wireless Optical Communication，UWOC)因其数据速率高、传输距离可达数百米、时延低等特点，可以作为一种重要的补充技术，以增强基于水声通信和射频通信的水下无线网络的容量和连接性[4]。

在过去的几年中，基于波长为400～600 nm的激光二极管(Laser Diode，LD)和发光二极管(Light-Emitting Diode，LED)的UWOC系统发展迅速，主要集中在数据速率的提高和传输距离的增长。文献[5]演示了一个5 m距离下14.8 Gbit/s的超高速UWOC系统。文献[6]提出并演示了一个基于两级注入锁定405 nm LD发射机和正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)信号的UWOC系统，8 m内可实现高达9.6 Gbit/s的传输。文献[7]采用OFDM技术实现了以5.5 Gbit/s的速率在21 m水中和5 m空气中的跨介质传输。文献[8]通过概率整形(Probabilistic Shaping，PS)技术逼近水下信道Shannon容量极限，验证了单个LD在5 m信道下净数据速率可达18.09 Gbit/s。文献[9]采用奈奎斯特单载波频域均衡和噪声预测方法，实现了56 m内3.31 Gbit/s 的UWOC系统。文献[10]以500 Mbit/s的数据速率实现了100 m的非归零开关键控(Non-Return to Zero On-Off Keying，NRZ-OOK)信号传输距离。

国内外学者对UWOC进行了大量研究，极大地提高了通信速率和距离。与传统的水声通信相比，UWOC因其光源具有强方向性与弱渗透性，被认为是一种更安全的解决方案[4]。因此，与UWOC安全问题有关的研究很少，为潜在的攻击者留出了空间。……