海洋覆蓋著地球三分之二的表面積，它是人類探索和研究的最前沿的領(lǐng)域之一。海洋不僅在國際商業(yè)和漁業(yè)中扮演重要的角色，而且還包含了有關(guān)氣候的信息，以及大量急待開發(fā)的資源。水下無線通信是研制海洋觀測系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，借助海洋觀測系統(tǒng)，可以采集有關(guān)海洋學(xué)的數(shù)據(jù)，監(jiān)測環(huán)境污染，氣候變化海底異常地震火山活動，探查海底目標(biāo)，以及遠(yuǎn)距離圖像傳輸。水下無線通信在軍事中也起到至關(guān)重要的作用，而且水下無線通信也是水下傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)。水下無線通信主要有：聲波通信、電磁波通信、光學(xué)通信。它們具有不同的特性及應(yīng)用場合。

一．聲波通信

水聲通信是目前最成熟的技術(shù)。聲波是水中信息的主要載體，己廣泛應(yīng)用于水下通信、傳感、探測、導(dǎo)航、定位等領(lǐng)域。聲波屬于機(jī)械波（縱波），在水下傳輸?shù)男盘査�減�。ㄆ渌�減率為電磁波的千分之一），傳輸距離遠(yuǎn)，使用范圍可從幾百米延伸至幾十公里，適用于溫度穩(wěn)定的深水通信利用聲波在水中傳播的特性進(jìn)行通信。水聲通信的工作原理是將語音、文字或圖像等信息轉(zhuǎn)換成電信號，再由編碼器進(jìn)行數(shù)字化處理，然后通過水聲換能器將數(shù)字化電信號轉(zhuǎn)換為聲信號。聲信號通過海水介質(zhì)傳輸，將攜帶的信息傳遞到接收端的水聲換能器，換能器再將聲信號轉(zhuǎn)換為電信號，解碼器再將數(shù)字信息解譯后，還原出聲音、文字及圖片信息。

水聲通信系統(tǒng)的性能受復(fù)雜的水聲信道的影響較大。水聲信道是由海洋及其邊界構(gòu)成的一個(gè)非常復(fù)雜的介質(zhì)空間，它具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的上下表面，能對聲波產(chǎn)生許多不同的影響。

二．電磁波通信

水下無線電磁波通信是指用水作為傳輸介質(zhì)，把不同頻率的電磁波作為載波傳輸數(shù)據(jù)、語言、文字、圖像、指令等信息的通信技術(shù)。電磁波是橫波，在有電阻的導(dǎo)體中的穿透深度與其頻率直接相關(guān)，頻率越高，衰減越大，穿透深度越��；頻率越低，衰減相對越小，穿透深度越大。海水是良性的導(dǎo)體，趨膚效應(yīng)較強(qiáng)，電磁波在海水中傳輸時(shí)會造成嚴(yán)重的影響，原本在陸地上傳輸良好的短波、中波、微波等無線電磁波在水下由于衰減得厲害，幾乎無法傳播。目前，各國發(fā)展的水下無線電磁波通信主要使用甚低頻、超低頻和極低頻三個(gè)低頻波段以及無線射頻通信。低頻波段的電磁波從發(fā)射端到接收的海區(qū)之間的傳播路徑處于大氣層中，衰減較小，可靠性高，受晝夜、季節(jié)、氣候條件影響也較小。從大氣層進(jìn)入海面再到海面以下一定深度接收點(diǎn)的過程中，電磁波的場強(qiáng)將急劇下降，衰減較大。

三．光學(xué)通信

水下激光通信技術(shù)利用激光載波傳輸信息。由于波長450nm～530nm的藍(lán)綠激光在水下的衰減較其他光波段小得多，因此藍(lán)綠激光作為窗口波段應(yīng)用于水下通信。藍(lán)綠激光通信的優(yōu)勢是擁有幾種方式中最高傳輸速率。在超近距離下，其速率可到達(dá)100Mbps。藍(lán)綠激光通信方向性好，接收天線較小。藍(lán)綠激光水下通信具有海水穿透能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)傳輸速率快、方向性好、設(shè)備輕巧且抗截獲和抗核輻射影響能力好等優(yōu)點(diǎn)。藍(lán)綠激光應(yīng)用于淺水近距離通信存在固有難點(diǎn)：

（1）散射影響。水中懸浮顆粒及浮游生物會對光產(chǎn)生明顯的散射作用，對于渾濁的淺水近距離傳輸，水下粒子造成的散射比空氣中要強(qiáng)三個(gè)數(shù)量級，透過率明顯降低。

（2）光信號在水中的吸收效應(yīng)嚴(yán)重。包括水媒質(zhì)的吸收、溶解物的吸收及懸浮物的吸收等。

（3）背景輻射的干擾。在接收信號的同時(shí)，來自水面外的強(qiáng)烈自然光，以及水下生物的輻射光也會對接收信噪比形成干擾。

（4）高精度瞄準(zhǔn)與實(shí)時(shí)跟蹤困難。淺水區(qū)域活動繁多，移動的收發(fā)通信單元，在水下保持實(shí)時(shí)對準(zhǔn)十分困難。并且由于激光只能進(jìn)行視距通信，兩個(gè)通信點(diǎn)間隨機(jī)的遮擋都會影響通信性能。

目前，藍(lán)綠激光通信領(lǐng)域，武漢六博光電可以做到水深7000米，100米的通信距離，并且速率可達(dá)100Mbps。

水下水聲通信、電磁波通信和水下光通信，它們具有不同的特性及應(yīng)用場合。由于聲波在水中的衰減最小，水聲通信適用于中長距離的水下無線通信。在目前及將來的一段時(shí)間內(nèi)，水聲通信是水下傳感器網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中主要的水下無線通信方式。但是水聲通信技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸率較低，因此通過克服多徑效應(yīng)等不利因素的手段，達(dá)到提高帶寬利用效率的目的將是未來水聲通信技術(shù)的發(fā)展方向。雖然電磁波在水中的衰減較大，但受水質(zhì)條件影響甚微，使得水下電磁波通信相當(dāng)穩(wěn)定。水下電磁波通信的發(fā)展趨勢為：既要提高發(fā)射天線輻射效率，又要增加發(fā)射天線的等效帶寬，使之在增加輻射場強(qiáng)的同時(shí)提高傳輸速率；應(yīng)用微弱信號放大和檢測技術(shù)抑制和處理內(nèi)部和外部的噪聲干擾，優(yōu)選調(diào)制解調(diào)技術(shù)和編譯碼技術(shù)來提高接收機(jī)的靈敏度和可靠性。水下光通信具有數(shù)據(jù)傳輸率高的優(yōu)點(diǎn)，但是水下光通信受環(huán)境的影響較大克服環(huán)境的影響是將來水下光通信技術(shù)的發(fā)展方向。

目前，各國正在努力突破水聲傳輸?shù)钠款i，雖然在實(shí)驗(yàn)層面上已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，但其實(shí)用性和可靠性仍需進(jìn)一步實(shí)踐驗(yàn)證。因此，我們需要客觀分析和審視這些進(jìn)展。