摘 要：文中設(shè)計了三種類型的“點光者”終端，多種類型相互配合，以實現(xiàn)多路合成、單路分發(fā)等復(fù)雜的功能，解決抗遮擋問題，滿足靈活組網(wǎng)的需求。在傳輸速率達到Gb/s級別的同時保證了較低的誤碼率。

關(guān)鍵詞：地下空間；通信系統(tǒng)；可見光

隨著我國經(jīng)濟高速發(fā)展，城市化程度加深，科學(xué)高效地開發(fā)、利用地下空間資源的需求越來越迫切。然而，目前傳統(tǒng)通信方式在地勢環(huán)境復(fù)雜多變，電磁干擾強的地下環(huán)境中，不可避免地造成通信覆蓋范圍殘缺，也由此出現(xiàn)通信盲區(qū)，并使地下空間數(shù)字化、智能化建設(shè)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，于地下空間中搭建可以實現(xiàn)大容量、長距離、抗遮擋、高可靠的通信系統(tǒng)迫在眉睫。

另一方面，伴隨人類活動范圍的擴大，地下空間對全天候、不間斷、廣覆蓋的照明需求與日劇增。與此同時，利用地下空間照明設(shè)施實現(xiàn)信息傳遞與交互，可有效彌補當(dāng)前地下空間網(wǎng)絡(luò)覆蓋不足的問題。為此，團隊基于LED可見光通信技術(shù)，研發(fā)了適用于地下空間的照明協(xié)同中繼一體化終端——“點光者”。

地下通信的應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜多變，可見光信道以非視距鏈路為主，為了使地下可見光通信覆蓋面滿足通信需求，團隊設(shè)計了三種類型的“點光者”終端，多種類型相互配合，以實現(xiàn)多路合成、單路分發(fā)等復(fù)雜的功能，滿足靈活組網(wǎng)的需求。實物如圖1所示。

圖1 實物圖

信息源將信息調(diào)制至可見光載波中，并輸出至主鏈路，“點光者”Ⅰ型作為第1級輸入，實現(xiàn)單路分發(fā)功能，將光信息流復(fù)制并分發(fā)至1號分支鏈路與2號分支鏈路。隨后，以1號分支鏈路為例，可見光信號通過兩個“點光者”Ⅲ型，實現(xiàn)了光信號的變向轉(zhuǎn)發(fā)。光信號經(jīng)過兩個“點光者”Ⅲ型轉(zhuǎn)發(fā)至“點光者”Ⅱ型，完成多路光信號的合成，最后再將信號發(fā)送至接收終端構(gòu)建“點光成網(wǎng)”的光網(wǎng)絡(luò)。在整個過程中，各終端設(shè)備位置均由全光網(wǎng)絡(luò)覆蓋算法確定，以消除通信盲區(qū)，當(dāng)1號鏈路被遮擋時，系統(tǒng)可根據(jù)抗遮擋算法輸出結(jié)果隨即切換至2號分支鏈路，從而實現(xiàn)抗遮擋功能。系統(tǒng)原理如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)原理

“點光者”兼顧地下空間的照明需求和通信需求，為地下空間的深入發(fā)展提供了便利，因此其具有較大的發(fā)展前景和廣闊的市場空間。本作品預(yù)備進軍的行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展尚處于早期，具有較大的市場潛力。“點光者”可見光中繼終端的技術(shù)功能主要面向地下空間的通信需求，因此其主要目標(biāo)市場是智慧礦產(chǎn)行業(yè)、智慧交通行業(yè)、地下商業(yè)體行業(yè)和市政管理部門。但這僅僅也是市場的一部分?？梢哉f，“點光者”目標(biāo)市場的范圍之廣超乎想象。

目前，地下空間的開發(fā)利用仍處于不斷擴大發(fā)展過程中，在此背景下，“點光者”可見光中繼終端所面向的將是覆蓋數(shù)十個場景、數(shù)百種行業(yè)的巨型市場，其規(guī)模或?qū)⑼黄迫f億級別，成為新時代地下通信系統(tǒng)中難以替代的一部分。此外，“點光者”還具有一定的經(jīng)濟效益，不僅能夠減少碳排放，減少安全事故的發(fā)生，更能降本增效。經(jīng)過估算，合理的可見光中繼項目可以為應(yīng)用企業(yè)降低約20%的成本，提升約30%的效益，且其應(yīng)用的正面效益遠(yuǎn)大于負(fù)面效益。

目前，“點光者”可見光中繼終端設(shè)備仍處于研發(fā)階段，部分功能需要進一步完善。但我們相信，“點光者”的研發(fā)技術(shù)會越來越成熟。未來，“點光者”能夠為地下空間的智能化信息建設(shè)做出貢獻，助力全國乃至世界更快更好利用更多的地下空間資源。