薛錚錚寫了這篇文章。
【引言】
水下可見光通訊技術是一種很有前景的水下環境通訊方式。與其他通訊方法（如聲學或無線電通訊）不同，它利用光域傳輸數據，為水下套用提供了更可靠、更高頻寬的通訊通道。
【光通訊中關鍵技術的套用特點】
水下可見光通訊技術透過可見光在水下兩點間傳輸數據。與其他通訊方式相比，如聲學或無線電波，它更可靠，因為可見光不會像其他通訊方法那樣受到衰減。雖然傳輸距離可能有限，但它更適用於短距離通訊。該技術在水下監測、環境監測和水下勘探等許多領域都有套用。
【水下可見光通訊的關鍵技術】
水下可見光通訊技術運用了調變、均衡和解調等重要方法。
調變技術就是把訊號修改一下，讓它可以攜帶資訊。這個過程是可見光通訊方法的關鍵部份，因為它能在訊號傳輸前對其進行編碼。同時，調變技術對水下通訊也非常重要，因為它可以減輕通道損傷對訊號的影響，比如可能會影響訊號的亂流和衰減。在水下可見光通訊方法中，有好幾種調變技術都被用上了。
幅移鍵控（ASK）就是用二進制開關鍵控的方法，對數位數據進行編碼的一種調變技術。它比較容易實作，而且復雜程度較低。
頻移鍵控（FSK）就是用改變載波訊號頻率的方法來對數位數據進行編碼的一種調變技術。它頻譜效率高，還能抗幹擾。
脈寬調變（PWM）就是透過改變訊號脈沖寬度來對數位數據進行編碼的調變技術，這種技術容易實作，頻譜效率也不錯。
均衡技術就是為了補償通道在傳輸過程中造成的失真。水下可見光通訊方法很重要，因為水下環境會讓訊號失真很嚴重。
時域均衡可以對多徑幹擾造成的振幅和相位失真進行補償。
頻域均衡可以對頻率選擇性衰落進行補償。
脈沖響應均衡可以對通道脈沖響應造成的失真進行補償。
解調就是對調變訊號進行解碼，從而提取出其中編碼的資訊。在水下可見光通訊方法中，用到了好幾種解調技術，比如：
包絡檢測解調是一種能恢復調變訊號包絡的簡單有效技術。
相幹檢測解調是利用本地振蕩器來解調訊號的。
直接檢測解調是一種簡單又便宜的技術，能直接探測到調變訊號。
【UVLC關鍵技術的套用特點】
調變、均衡和解調技術的套用特性是設計水下可見光通訊系統的關鍵因素，它們會影響系統的可靠性、頻寬和通訊距離。
選擇合適的調變技術對水下可見光通訊系統的效能有重要影響。ASK 調變容易實作，但頻譜效率較低；FSK 調變頻譜效率高且抗幹擾能力強，但復雜度也較高。因此，調變技術的選擇取決於系統對頻寬、範圍和復雜度等方面的要求。
均衡能抵消水下環境導致的通道失真，這很關鍵。時域均衡善於補償多徑幹擾帶來的振幅和相位失真。頻域均衡則能對付通道引發的頻率選擇性衰落。脈沖響應均衡在解決通道脈沖響應造成的失真問題上很拿手。選擇哪種均衡技術，得看通道引入的失真屬於哪種型別。
解調技術的選取取決於系統所采用的調變型別。相較於包絡檢測和直接檢測解調，相幹檢測解調效能更優，但它較為復雜，且需要本地振蕩器。包絡檢測解調實作簡單，適用於低速套用場景。直接檢測解調也易於實作，適用於低成本套用場景。
水下可見光通訊技術在水下套用方面潛力巨大，比如監視、環境監測和水下探測等。而調變、均衡和解調等 UVLC 關鍵技術的套用特性，對系統效能的影響非常關鍵。
調變、均衡和解調技術的選取取決於系統的需求，例如頻寬、範圍和復雜性。知曉這些關鍵技術的套用特征後，設計人員能夠針對特定的水下套用來最佳化 UVLC 系統。
【如何在水下可見光通訊中套用關鍵技術】
分析系統對頻寬、範圍和復雜性等方面的需求。這有助於選擇合適的調變、均衡和解調技術來滿足系統要求。
分析通道的衰減、散射和反射等特性，有助於選擇合適的均衡技術來補償通道失真。
根據系統需要和通道特點，挑選合適的調變、均衡以及解調技術。
運用選定的關鍵技術來設計並實作系統。這一步驟涵蓋了選擇與所選關鍵技術相匹配的硬體、軟體及其他系統元件。
透過使用誤碼率（BER）、頻譜效率和範圍等相關效能指標來對系統進行測試和評估。這樣做有助於發現和解決與系統功能及效能有關的任何問題。
水下可見光通訊是很有前景的水下套用技術，可用於監視、環境監測和水下探測等。要讓關鍵技術在 UVLC 中成功套用，需考慮系統需求、通道特性和可用資源。
UVLC 中的調變、均衡和解調技術，可減輕通道損傷（如衰減、散射和反射）。遵循考慮系統需求和通道特性的系統方法，設計者能針對特定水下套用最佳化 UVLC 系統。
【UVLC關鍵技術的各種套用成果及其對社會的影響】
UVLC 中常用的光源是發光二極體（LED）技術。LED 與其他光源相比有很多優點，比如高能效、低散熱、長壽命。在 UVLC 中，LED 一般用於將數位數據調變到光訊號上，這種調變是透過改變 LED 訊號的振幅或頻率來完成的。
基於 LED 的光源在 UVLC 中的套用大幅提升了水下通訊能力。例如，阿蔔杜拉國王科技大學的研究人員研發出了一種高速 UVLC 系統，能在 3 米遠的距離以 2.11Gbps 的速度傳輸數據。
調變是 UVLC 系統的重要組成部份，它可以把數據編碼到光訊號上。UVLC 中用了多種調變技術，像幅頻鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）和脈沖位置調變（PPM）。
借助先進的調變技術，UVLC 系統能夠達成更高的數據速率和更強的可靠性。這些技術的運用推動了水下通訊的重大進步，有益於環境監測、水下勘探及深海科學研究。
光電探測器是 UVLC 系統的重要組成部份，能探測到調變後的光訊號。在 UVLC 中，最常用的光電探測器是光電二極體，它可以把光訊號轉化成電訊號，供接收器處理。
光電探測器在 UVLC 系統中的套用，讓水下通訊能力得到了明顯提升。舉例來說，布里斯托大學的研究人員研發出了一種 UVLC 系統，它能在 20 米的距離內，以 10Mbps 的速度傳輸數據。
【如何全面發展通訊技術】
通訊技術的進步讓我們的通訊變得前所未有的便捷和快速。但是，我們需要不斷推動通訊技術的全面發展，這樣才能保證它的持續增長和影響力。
基礎設施建設對全面通訊技術發展至關重要。基礎設施包括實作通訊技術的物理網路、硬體和軟體。沒有足夠的基礎設施，通訊技術就難以有效發揮作用。下面是一些全面發展通訊基礎設施的方法：
改善環通度對通訊技術發展很重要。這意味著要給使用者提供可靠、高速的互聯網和無線連線。政府和私營部門應該投資，改善欠發達或農村地區的互聯互通基礎設施，保證所有人都能用上通訊技術。
網路安全對基礎設施發展至關重要。由於網路威脅與日俱增，保障通訊技術網路安全刻不容緩。公司和政府需要采取嚴格的安全措施，來保護經由通訊網路傳輸的資訊和數據。
投資 5G 網路、人工智慧和物聯網等新興技術，對通訊技術基礎設施的發展至關重要，這些技術將帶來更好的連線、更快的速度和更強的跨裝置通訊能力。
開發應用程式就是用軟體程式和平台把通訊技術帶入生活。這些應用程式提供了個人與通訊技術互動的界面。下面是一些可以全面開發通訊技術套用的方法：
以使用者為中心的設計是開發應用程式時必不可少的環節。公司需要依據使用者的需求和喜好來設計通訊技術應用程式，這其中包括對目標受眾的研究，以及將他們的反饋納入應用程式設計中。簡單、直觀且使用者友好的設計，對於通訊技術套用的廣泛采用至關重要。
整合和互操作性是全面通訊技術發展的關鍵。應用程式要能與其他通訊技術應用程式順暢協作。這就需要實作跨裝置通訊、與第三方應用程式整合，並保證與不同作業系統相容。
開發通訊技術應用程式時，得把私密和安全放第一位。公司得落實強效的加密和數據保護措施，確保使用者資訊保安。設計通訊技術應用程式時，還得保護使用者私密，讓個人能掌控自己的個人資訊和數據。
制定政策是全面通訊技術發展的一部份。政策能規範通訊技術的使用和部署，保證其公平分配和合理使用。下面是一些全面制定通訊技術政策的方法：
數位包容政策是要透過保證人人都有通訊技術來解決數位鴻溝問題。這就需要提供公平的基礎設施、應用程式和培訓計劃，好讓個人能充分參與數位經濟。
數據保護政策是通訊技術公司管理個人數據的收集、儲存和使用的規則。這些政策要確保使用者數據不被濫用、非法存取或盜竊。政府要執行私密法規，讓公司對違反數據保護的行為負責。
網路中立性原則是要保證透過通訊網路傳輸的所有數據都被平等對待。這麽做能確保網際網路服務提供者不會根據使用者數據的型別、來源或目的地來區別對待使用者。網路中立政策能促進競爭和創新，因為它為所有使用者創造了一個公平的競爭環境。
【筆者觀點：】
通訊技術的全方位進步需要基礎設施、應用程式和政策的協同發展。具體來說，基礎設施的發展包括提升環通度、強化網路安全以及對新興技術的投資。應用程式的開發則需要設計出以使用者為中心、可互動操作、滿足私密和安全要求的套用。政策的制定涉及推動數位包容、制定數據保護政策和確保網路中立性。
全面推進通訊技術發展，對於公平獲取技術和確保負責任地使用通訊技術意義重大。隨著通訊技術的持續進步，全面發展也需不斷推進，這樣才能保證技術的持續增長和影響。
參考資料：
關於水下可見光通訊的綜述，IEEE 存取，2019 年。
2. 水渾濁度對水下可見光通訊影響的實驗研究，Sensors，2017.
水下多 LED 可見光通訊系統效能分析，【光學學報】，2018 年。
基於可見光通訊的低成本水下無線傳感器網路的發展
5. 水下可見光通訊接收機研究. 中國海洋大學學報, 2018.
