薛铮铮写了这篇文章。
【引言】
水下可见光通信技术是一种很有前景的水下环境通信方式。与其他通信方法（如声学或无线电通信）不同，它利用光域传输数据，为水下应用提供了更可靠、更高带宽的通信信道。
【光通信中关键技术的应用特点】
水下可见光通信技术通过可见光在水下两点间传输数据。与其他通信方式相比，如声学或无线电波，它更可靠，因为可见光不会像其他通信方法那样受到衰减。虽然传输距离可能有限，但它更适用于短距离通信。该技术在水下监测、环境监测和水下勘探等许多领域都有应用。
【水下可见光通信的关键技术】
水下可见光通信技术运用了调制、均衡和解调等重要方法。
调制技术就是把信号修改一下，让它可以携带信息。这个过程是可见光通信方法的关键部分，因为它能在信号传输前对其进行编码。同时，调制技术对水下通信也非常重要，因为它可以减轻信道损伤对信号的影响，比如可能会影响信号的湍流和衰减。在水下可见光通信方法中，有好几种调制技术都被用上了。
幅移键控（ASK）就是用二进制开关键控的方法，对数字数据进行编码的一种调制技术。它比较容易实现，而且复杂程度较低。
频移键控（FSK）就是用改变载波信号频率的方法来对数字数据进行编码的一种调制技术。它频谱效率高，还能抗干扰。
脉宽调制（PWM）就是通过改变信号脉冲宽度来对数字数据进行编码的调制技术，这种技术容易实现，频谱效率也不错。
均衡技术就是为了补偿信道在传输过程中造成的失真。水下可见光通信方法很重要，因为水下环境会让信号失真很严重。
时域均衡可以对多径干扰造成的幅度和相位失真进行补偿。
频域均衡可以对频率选择性衰落进行补偿。
脉冲响应均衡可以对信道脉冲响应造成的失真进行补偿。
解调就是对调制信号进行解码，从而提取出其中编码的信息。在水下可见光通信方法中，用到了好几种解调技术，比如：
包络检测解调是一种能恢复调制信号包络的简单有效技术。
相干检测解调是利用本地振荡器来解调信号的。
直接检测解调是一种简单又便宜的技术，能直接探测到调制信号。
【UVLC关键技术的应用特点】
调制、均衡和解调技术的应用特性是设计水下可见光通信系统的关键因素，它们会影响系统的可靠性、带宽和通信距离。
选择合适的调制技术对水下可见光通信系统的性能有重要影响。ASK 调制容易实现，但频谱效率较低；FSK 调制频谱效率高且抗干扰能力强，但复杂度也较高。因此，调制技术的选择取决于系统对带宽、范围和复杂度等方面的要求。
均衡能抵消水下环境导致的信道失真，这很关键。时域均衡善于补偿多径干扰带来的幅度和相位失真。频域均衡则能对付信道引发的频率选择性衰落。脉冲响应均衡在解决信道脉冲响应造成的失真问题上很拿手。选择哪种均衡技术，得看信道引入的失真属于哪种类型。
解调技术的选取取决于系统所采用的调制类型。相较于包络检测和直接检测解调，相干检测解调性能更优，但它较为复杂，且需要本地振荡器。包络检测解调实现简单，适用于低速应用场景。直接检测解调也易于实现，适用于低成本应用场景。
水下可见光通信技术在水下应用方面潜力巨大，比如监视、环境监测和水下探测等。而调制、均衡和解调等 UVLC 关键技术的应用特性，对系统性能的影响非常关键。
调制、均衡和解调技术的选取取决于系统的需求，例如带宽、范围和复杂性。知晓这些关键技术的应用特征后，设计人员能够针对特定的水下应用来优化 UVLC 系统。
【如何在水下可见光通信中应用关键技术】
分析系统对带宽、范围和复杂性等方面的需求。这有助于选择合适的调制、均衡和解调技术来满足系统要求。
分析通道的衰减、散射和反射等特性，有助于选择合适的均衡技术来补偿信道失真。
根据系统需要和信道特点，挑选合适的调制、均衡以及解调技术。
运用选定的关键技术来设计并实现系统。这一步骤涵盖了选择与所选关键技术相匹配的硬件、软件及其他系统组件。
通过使用误码率（BER）、频谱效率和范围等相关性能指标来对系统进行测试和评估。这样做有助于发现和解决与系统功能及性能有关的任何问题。
水下可见光通信是很有前景的水下应用技术，可用于监视、环境监测和水下探测等。要让关键技术在 UVLC 中成功应用，需考虑系统需求、信道特性和可用资源。
UVLC 中的调制、均衡和解调技术，可减轻信道损伤（如衰减、散射和反射）。遵循考虑系统需求和信道特性的系统方法，设计者能针对特定水下应用优化 UVLC 系统。
【UVLC关键技术的各种应用成果及其对社会的影响】
UVLC 中常用的光源是发光二极管（LED）技术。LED 与其他光源相比有很多优点，比如高能效、低散热、长寿命。在 UVLC 中，LED 一般用于将数字数据调制到光信号上，这种调制是通过改变 LED 信号的幅度或频率来完成的。
基于 LED 的光源在 UVLC 中的应用大幅提升了水下通信能力。例如，阿卜杜拉国王科技大学的研究人员研发出了一种高速 UVLC 系统，能在 3 米远的距离以 2.11Gbps 的速度传输数据。
调制是 UVLC 系统的重要组成部分，它可以把数据编码到光信号上。UVLC 中用了多种调制技术，像幅频键控（ASK）、频移键控（FSK）和脉冲位置调制（PPM）。
借助先进的调制技术，UVLC 系统能够达成更高的数据速率和更强的可靠性。这些技术的运用推动了水下通信的重大进步，有益于环境监测、水下勘探及深海科学研究。
光电探测器是 UVLC 系统的重要组成部分，能探测到调制后的光信号。在 UVLC 中，最常用的光电探测器是光电二极管，它可以把光信号转化成电信号，供接收器处理。
光电探测器在 UVLC 系统中的应用，让水下通信能力得到了明显提升。举例来说，布里斯托尔大学的研究人员研发出了一种 UVLC 系统，它能在 20 米的距离内，以 10Mbps 的速度传输数据。
【如何全面发展通信技术】
通信技术的进步让我们的通信变得前所未有的便捷和快速。但是，我们需要不断推动通信技术的全面发展，这样才能保证它的持续增长和影响力。
基础设施建设对全面通信技术发展至关重要。基础设施包括实现通信技术的物理网络、硬件和软件。没有足够的基础设施，通信技术就难以有效发挥作用。下面是一些全面发展通信基础设施的方法：
改善连通性对通信技术发展很重要。这意味着要给用户提供可靠、高速的互联网和无线连接。政府和私营部门应该投资，改善欠发达或农村地区的互联互通基础设施，保证所有人都能用上通信技术。
网络安全对基础设施发展至关重要。由于网络威胁与日俱增，保障通信技术网络安全刻不容缓。公司和政府需要采取严格的安全措施，来保护经由通信网络传输的信息和数据。
投资 5G 网络、人工智能和物联网等新兴技术，对通信技术基础设施的发展至关重要，这些技术将带来更好的连接、更快的速度和更强的跨设备通信能力。
开发应用程序就是用软件程序和平台把通信技术带入生活。这些应用程序提供了个人与通信技术互动的界面。下面是一些可以全面开发通信技术应用的方法：
以用户为中心的设计是开发应用程序时必不可少的环节。公司需要依据用户的需求和喜好来设计通信技术应用程序，这其中包括对目标受众的研究，以及将他们的反馈纳入应用程序设计中。简单、直观且用户友好的设计，对于通信技术应用的广泛采用至关重要。
集成和互操作性是全面通信技术发展的关键。应用程序要能与其他通信技术应用程序顺畅协作。这就需要实现跨设备通信、与第三方应用程序集成，并保证与不同操作系统兼容。
开发通信技术应用程序时，得把隐私和安全放第一位。公司得落实强效的加密和数据保护措施，确保用户信息安全。设计通信技术应用程序时，还得保护用户隐私，让个人能掌控自己的个人信息和数据。
制定政策是全面通信技术发展的一部分。政策能规范通信技术的使用和部署，保证其公平分配和合理使用。下面是一些全面制定通信技术政策的方法：
数字包容政策是要通过保证人人都有通信技术来解决数字鸿沟问题。这就需要提供公平的基础设施、应用程序和培训计划，好让个人能充分参与数字经济。
数据保护政策是通信技术公司管理个人数据的收集、存储和使用的规则。这些政策要确保用户数据不被滥用、非法访问或盗窃。政府要执行隐私法规，让公司对违反数据保护的行为负责。
网络中立性原则是要保证通过通信网络传输的所有数据都被平等对待。这么做能确保互联网服务提供商不会根据用户数据的类型、来源或目的地来区别对待用户。网络中立政策能促进竞争和创新，因为它为所有用户创造了一个公平的竞争环境。
【笔者观点：】
通信技术的全方位进步需要基础设施、应用程序和政策的协同发展。具体来说，基础设施的发展包括提升连通性、强化网络安全以及对新兴技术的投资。应用程序的开发则需要设计出以用户为中心、可交互操作、满足隐私和安全要求的应用。政策的制定涉及推动数字包容、制定数据保护政策和确保网络中立性。
全面推进通信技术发展，对于公平获取技术和确保负责任地使用通信技术意义重大。随着通信技术的持续进步，全面发展也需不断推进，这样才能保证技术的持续增长和影响。
参考资料：
关于水下可见光通信的综述，IEEE 存取，2019 年。
2. 水浑浊度对水下可见光通信影响的实验研究，Sensors，2017.
水下多 LED 可见光通信系统性能分析，【光学学报】，2018 年。
基于可见光通信的低成本水下无线传感器网络的发展
5. 水下可见光通信接收机研究. 中国海洋大学学报, 2018.
