熱門的水下組網技術，電磁波在陸地上巨大應用，推動了信息社會的到來，我們大部分人享受著信息帶來的巨大便捷，從泰坦尼克號的沉沒開始，人們都在努力找尋找水下防避碰的方法，雷達的原理在水下進行了嘗試行不通，因為重要的傳播媒介電磁波會在水下以很小的距離衰減，人們想到了海豚，對，就是海豚，在水里發出撕拉鏈的聲音，聲音可以在水里面傳遞得很遠，聲波在海面附近的典型傳播速率為1500m/s左右，比電磁波的速率低5個數量級，與電磁波和光波相比較，聲波在海水中的衰減小得多。從此聲音在水下扮演了傳遞信息的重任。
地球表面的接近3/4是海洋，很遼闊也很美麗，孕育著無數的生命，蘊藏著豐富的自然資源，這就是為什么很多國家有領海爭端的一個原因。
目前來看，陸地上的4G通訊技術應用發展十分順利，而5G通訊技術也是大勢所趨（我還在用2G的卡），而水下通信發展是一個怎樣的情況呢？水下利用聲波這個媒介的通信技術目前水平相對于陸地上2G，GSM空中接口的載頻帶寬為200KHZ，理想的8路數據傳輸速率在200kbps，則最終的數據速率可達164kbps左右，當然這是很理想的情況，而水下信道遠比電磁場復雜，（后面再說為什么復雜），說到通信離不開帶寬，水下的通信帶寬只有40KHZ左右,可能還不到這個帶寬，目前做的好的數據傳輸速度只有40kbps左右，而這只是單純的點對點通信，實驗室水池水平，通信距離5公里上下，有的人會想不搞點對點，轉而就像在陸地上建通訊基站，搞通信組網怎么樣？有了類似于蜂窩通信的可靠性和速度，蛟龍號，蛟龍號在水下不就可以高速率的即時通信了么，想想確實很美好。確實有很多厲害的人在從事這方面的研究。
（圖片來自網路）這里提到水下通信的困難，水聲通信系統的性能受復雜的水聲信道的影響較大。水聲信道是由海洋及其邊界構成的一個非常復雜的介質空間，它具有內部結構和獨特的上下表面，能對聲波產生許多不同的影響。以下是幾個方面：
（1）多途效應嚴重。當傳輸距離大于水深時，同一波束內從不同路徑傳輸的聲波，會由于路徑長度的差異，產生能量的差異和時間的延遲使信號展寬，導致波形的碼間干擾。例如當帶寬為4kHz時，每米的路徑差即會造成10毫秒的時延，使每個信號并發40個干擾信號。這是限制數據傳輸速度并增加誤碼率的主要因素。
（2）環境噪聲影響大。相當于電磁場噪聲水平的數百倍，干擾水聲通信的噪聲包括沿岸工業、水面作業、水下動力、水生生物產生的活動噪聲，（各類魚蝦的活動噪聲）以及海面波浪、波濤拍岸、暴風雨、氣泡帶來的自然噪聲。這些噪聲會嚴重影響信號的信噪比。
（4）多普勒效應、起伏效應等。聲波速度太小多普勒效應比電磁波嚴重得多，由發送與接收節點間的相對位移產生的多普勒效應會導致載波偏移及信號幅度的降低，與多途效應并發的多普勒頻展將影響信息解碼。水媒質內部的隨機性不平整，會使聲信號產生隨機的起伏，嚴重影響系統性能。
（5）聲波幾乎無法跨越水與空氣的界面傳播；受各類軟硬邊界影響聲波聲速受溫度、鹽度等參數影響較大；也就影響聲波的傳播路徑，隱蔽性差；聲波影響水下生物，導致生態破壞。
關于應用：信息社會的巨大美好愿景是不是也可以在水下實現？
民用：海洋資源的勘探和開發的速度大大提高。當然海洋災害預報和氣象預報同樣不在是問題，海嘯什么的，可以有更多的應急時間，事故搜救，比如客機失事，沉船之類的，應急能力會高幾個數量級。
軍用，最實際的軍用，應該是水下預警網絡，構成空、天、水面、水下的立體網絡，深海移動工作站將主要用于進行海洋科學探索，被喻為海洋里的“天宮一號”。
深?？臻g站，外形類似一艘小型潛艇，250噸級，長度在22米左右，寬度接近7米，高度在8米左右。未來的空間站，就好比把地面的房間搬到了水下，在狹小的空間盡可能把各種功能都考慮到。2012年5月23日“深?？臻g站”——小型深海移動工作站模型在
北京科博會上首次亮相。
2013年11月3日，中國首個實驗型深海移動工作站已完成總裝，正在進行調試，并將于近期開展水池試驗。工作站研制成功后，可為中國深水油氣田開發、海洋觀測網絡建設與運行維護、海洋科學研究提供深海作業裝備。它將與水面平臺（6000噸級母船，可拖帶工作站，支持其長期水下作業）、穿梭式多功能載人潛水器（往返于工作站與母船之間，具備輸送、維修、通信、救生等功能）構成“一主兩輔”的三元深海作業體系。
深海技術也可兼顧國防。不管是攻擊還是防御，都可利用海底基地擴大探測能力。深潛科技能力的發展對國防有很大好處。未來若也能在1000、2000米的深海開發旅游項目，則深海空間站發展前景將更為廣闊。
中船重工702所所長翁震平表示：2013年這個35噸級的實驗平臺主要用于驗證、演示深海工作站具有哪些功能，下一步中船重工還將建造300噸級的實驗型深海工作站，而我們最終的目標是研制出1500噸級和2500噸級的深海移動工作站。據說深海空間站這個大工程將會推動水下組網建設。作者：葉凱
美國海軍水下信息網絡的發展現狀與趨勢
近年來，盡管水下信息感知和傳輸技術有了長足的發展，但由于海洋環境極為復雜，水下戰場相對于水面和空中，透明度仍然不高。以水下為主要戰場的潛艇，具有隱蔽性好、機動范圍廣、打擊威力大等顯著特點，仍然是世界各國包括美海軍重點的防御對象。為此，以美海軍為首的主要國家海軍積極推進水下信息網絡建設，通過網絡實現水下各種預警探測節點之間以及節點與其他維度平臺之間的網絡化信息聯接，大力提高反潛作戰能力。
美國海軍水下信息網絡的發展現狀與特點
發展現狀
美海軍發展水下信息網絡可以追溯到美國20世紀50年代建設的固定式水下監視系統（SOSUS）。20世紀80年代后期，美國開始研制和部署采用光纖傳輸和局域網技術的分布式固定監視系統，主要包括固定式分布系統（FDS）和先進可部署系統（ADS），同時，為彌補固定式陣列的不足，美海軍先后發展了艦載拖曳陣監視系統（SURTASS）和多功能拖曳陣列（MFTA），裝備在水面艦船上，彌補固定式探測陣列無法移動的缺陷。上述固定式和拖曳式裝備共同構成了綜合水下監視系統（IUSS）。
20世紀90年代開始，由于無線傳感器網絡的發展，美海軍又將水下信息感知的重點聚焦到網絡化反潛預警方面，“廣域海網”（Seaweb）、“近海水下持續監視網絡”（PLUSNet）、可部署自動分布式系統（DADS）就是其中的代表。
“廣域海網”是美海軍基于“網絡中心戰”思想建設的“部隊網”的水下部分。目的是通過可靠的傳輸鏈路，將傳感器網絡、信息網絡與作戰網絡進行合成，使每一個傳感器、每一艘艦艇、每一架飛機都能成為體系中的一個節點；通過可靠的通信鏈路，各個固定或移動節點均可自由地接入網絡，快速準確地發送、接收信息，實現各平臺、節點之間的通信，并能在出現故障的情況下自我修復，從而構成跨系統、跨任務、跨平臺、跨國的綜合性分布自主式水下作戰信息網絡體系，實現對水下作戰信息的廣泛獲取、自由聯通、高度集成融合、交互共享和應用，為淺海復雜環境下對安靜型潛艇實施作戰提供有力的信息支持，以奪取近海水下作戰空間優勢。
近海水下持續監視網絡是一種半自主控制的海底固定+水中機動網絡化設施，由攜帶半自主傳感器的多個潛航器組成。這些潛航器能夠互相通信，并在沒有人為指令的情況下做出基本決策，從而履行多種功能，包括對溫度、水流、鹽度、化學成分及其他海洋元素進行取樣，密切監視并預測海洋環境。其目的是通過網絡化協同工作，對安靜型常規潛艇進行探測、分類、定位和跟蹤，可在大約10000平方千米的區域內為反潛戰提供監視能力。
可部署自動分布式系統是美海軍研究局聯合空間和海戰系統司令部正在研發的未來海軍近海防雷反潛作戰研究項目。該系統是由布設在海底、可長期自主工作的水聲傳感器組成的水下監視系統，可以對重要的海域進行較長期的水聲目標監視和水聲信息采集。美海軍在2001年6月進行了DADS應用的艦隊作戰試驗，它由14個固定節點組成，包括2個DADS傳感器節點、2個浮標網關節點和10個遙控聲納中繼節點，裝備Sublink設備的潛艇作為移動節點參加試驗，“廣域海網”服務器分別部署在潛艇和岸基反潛作戰指控中心。2007年已經成功進行了40個節點的樣機演示，當時計劃于2010年形成作戰能力。據美海軍預算顯示，DADS系統2010年已完成樣機演示，但仍有研究撥款。目前尚未發現有采購撥款。
發展特點
通過對美海軍水下信息網絡發展現狀的分析，可以分析出美海軍水下信息網絡如下發展特點。
固定部署與移動部署相結合
水下信息網絡源于美國20世紀50年代發展的SOSUS水聽器陣列。SOSUS是一種固定式水下監視系統，由設置在港灣、海峽和主要海上通道附近的探測設備和岸基信號處理系統組成。與艦艇及機載探潛系統相比，固定式水下監視系統具有很多優點，包括不受運載工具容積和載重量的限制，可使用大尺寸的基陣，可增大作用距離；探測系統可根據不同海區的水聲傳播條件設置于有利的水層，并可避免各種運載工具的噪聲干擾；隱蔽性好，不易被敵方破壞。
但是，這種傳統的水下信息獲取主要依靠單個傳感器，該方式的探測效率較低，很難滿足對大范圍、長時間水下信息獲取的需求。通過網絡技術將多個不同位置布放的傳感器進行互聯，各節點間通過可靠的通信手段實現數據的交換、分發和匯聚，采用集中或分布式數據處理實現對網絡覆蓋范圍內目標的探測、定位、跟蹤和分類識別等功能，可以形成分布式網絡化水下預警探測系統。因此，20世紀80年代后期，國外開始研制和部署采用光纖傳輸和局域網技術的分布式固定監視系統，典型代表是美國的FDS（固定式分布系統）、FDS-C（民用現成技術固定式分布系統）等。分布式水下監視系統具有機動靈活、效費比高等優點，擴大了水下預警的探測范圍和持續時間，可有效增強水下戰場的信息感知能力。
20世紀90年代以來，國外開始重點研究可部署的水下監視系統。美國近年來發展的先進可部署系統、可部署自動分布式系統、近海水下持續監視網絡等都是可部署的水下監視系統。這些系統能夠通過水下、水面和空中平臺進行部署，水下綜合采用固定式和移動式傳感器節點，能夠實現機動部署和協同工作。這在一定程度上克服了固定式水下監視系統的缺陷，具有了更大的靈活性。但是，由于固定式水下監視系統以其可長期持續監視的能力，仍在水下預警監視中發揮著重要作用，也是目前各國海軍發展的重點之一。
淺海探測與深海探測相結合
隨著美海軍戰略重點逐漸由深海向淺海轉移，美海軍高度重視淺海水域的水下監視，先后研發了先進可部署系統、近海水下持續監視網絡、固定分布式系統等一系列適用于淺海區域的水下信息網絡。先進可部署系統可對淺水近岸環境中的安靜型潛艇進行探測，近海水下持續監視網絡更是專門用于在西太平洋地區的近海環境中對安靜型常規潛艇進行探測、分類、定位和跟蹤。固定分布式系統雖然不是專門針對淺海探測研制，但也可以部署在淺水區，用于發現潛艇（靜音柴電潛艇、潛航器）。由此可見，淺海水下信息網絡是美海軍水下信息網絡發展的重點。
雖然美海軍高度重視對淺海水下信息網絡的研究，但并沒有忽視深海反潛網絡的研究。目前，美國已經啟動了多項深海反潛網絡研究，包括可靠聲學路徑垂直陣、深海主動探測系統和深海作戰系統。這些系統中借鑒了大型垂直陣、浮標聲納中的體系接收陣、淺海反潛中使用的大功率聲源、淺海網絡中的聲學-射頻（ACOMMS/RF）中繼浮標、可發電大型浮標、聲納深海探測技術等很多現成技術，有望使深海網絡在近期實現部署。從技術角度看，美海軍探索深海反潛網絡的主要方式是集成現有技術，注重對深海信道的利用。因此，美海軍水下信息網絡將在很長一段時間內，進行淺海探測和深海探測綜合發展。
水下監視與水面處理相結合
早期的水下監視系統都是通過水下探測設備進行探測，探測到的信息由岸上進行處理。例如，美國最早的SOSUS水下監視系統是通過借助鋪設在洋底的水聽器電纜網，以發現和確定潛在敵人的導彈核潛艇的位置和運動諸元，該系統搜集的原始數據通過電纜傳回岸基站進行分析。固定分布式系統水下部分主要是與光纜相連的水聽器陣列，部署在各種復雜海區深海海底（如海峽）或具有戰略意義的淺海地區，獲得的信息通過電纜傳回到岸上的操作人員。
隨著水聲探測技術的發展，美海軍開始借助浮標等水聲設備實現水聲信息處理或水下探測。例如，美國先進可部署系統通過在海底敷設傳感器陣地，傳感器將搜集到的信號數據傳遞給浮標，浮標內處理器對數據進行壓縮和初步處理，再傳遞回水面平臺。再如，浮標也是美海軍深海主動探測系統的重要組成部分。浮標利用海上的自然搖擺運動產生電力，可為海洋觀測站、海岸警備浮標、聲納/雷達系統和聲學監視系統提供電力。這種技術可滿足海上傳感器平臺的電力供應需求。在連續電力保障下，衛星通信系統可將傳感器探測到的可疑活動直接發送給工作人員。
美海軍水下信息網絡的發展趨勢
綜合以上分析，可以看出美海軍水下信息網絡主要有以下發展趨勢。
淺海水下信息網絡成為水下信息網絡發展的熱點
海灣戰爭以來，在“由海向陸”和“21世紀海上力量”等美國國防部頂層規劃的指引下，美海軍的戰略重點逐漸由深海向淺海轉移。在美軍“網絡中心戰”概念的影響下，美海軍提出了“水下信息網絡中心戰”的概念，特別重視淺海地區水下監視系統和水下信息網的發展，以此增加水下探測距離和分辨率、提高水下戰場信息控制能力，擴大水聲預警探測范圍。從技術上講，淺海環境比較復雜，環境噪聲使信噪比很低，對水下通信技術的挑戰更高，而發展淺海水下信息網絡的關鍵在于通信，美海軍非常重視淺海水下信息網絡建設。
為了更好地實施淺海作戰，有效應對安靜型潛艇，美國先后研發了先進可部署系統、近海水下持續監視網絡等一系列專門針對淺海的水下信息網絡。先進可部署系統研制的主要目的是探測、定位在淺水近岸環境中的安靜型潛艇。
提高水下信息網絡的快速可部署能力和靈活性是發展的重點
由于海洋區域的廣袤性和水下信息網絡設備的昂貴性，任何國家都難以承受在廣大海域大量部署固定式水下信息網絡的經濟要求。加之水下環境的復雜性，因此，提高水下信息網絡的快速可部署能力和靈活性成為關注的重點。可快速部署式水下信息網絡系統能有針對性地在預定戰場提前部署，而且部分可回收再利用，經濟效益明顯。近年來美國發展的先進可部署系統、可部署自動分布式系統、近海水下持續監視網絡等都非常注重網絡的快速部署能力和靈活性，在設計中考慮了多種平臺的部署方式。
先進可部署系統是美海軍正在研制中的一種可快速部署的高機動性水下監視系統，可隨海上作戰編隊一道行動，由水面艦艇和反潛直升機投放，可在戰爭沖突發生前期或期間快速部署在預定作戰海域，提供大面積海域的水下聲學信息供作戰指揮官參考。按照美海軍計劃，ADS是艦艇反潛戰任務模塊中最主要的傳感器組之一，將裝備在近海戰斗艦、潛艇以及反潛飛機上。可部署自動分布式系統由布設在海底的可長期自主工作的水聲傳感器組成，可快速部署，能夠對重要的海域進行較長期的水聲目標監視和水聲信息采集。近海水下持續監視網絡通過采用水下固定式和移動式節點，實現機動部署和協同工作。
移動式平臺將在水下信息網絡中發揮越來越重要的作用
水下傳感器節點成本很高，而海洋中水下區域往往又很大，這意味著應用稀疏網絡的部署，使得可移動的UUV在水下無線網絡中普遍使用。目前，UUV已經用于執行掃雷、偵察、情報搜集及海洋探測等任務。由于水下環境很復雜，水下信息網絡必須要能夠適應這種復雜的環境才能發揮效能。例如，聲影區和氣泡云等都能導致網絡通信中的信息遺失，有時只需移動一點位置就會極大改善通信條件，所以移動節點將是解決這一問題的有效方法。UUV應用于水下信息網絡中，不僅可以增強網絡的自適應能力，還可擴展網絡的覆蓋范圍，提高網絡的經濟可承受性。這種具有自適應能力的移動網絡已成為歐美主要國家海軍的研究熱點，以期提高水下協同作戰能力和信息感知能力。
近海水下持續監視網絡本身是一種半自主控制的海底固定+水中機動網絡化設施，采用了攜帶半自主傳感器的多個潛航器。這些潛航器主要包括“海馬”、“金槍魚-21”、“海上滑行者”等多種類型的UUV，能夠在水下機動，并可以相互通信，極大提高了水下信息網絡的適應能力、覆蓋范圍和快速響應能力?？刹渴鹱詣臃植际较到y在2001年6月進行的艦隊作戰（FBE-I）試驗中，也采用裝備Sublink設備的潛艇作為移動節點，體現了移動節點在水下信息網絡中所具有的優勢。
核心技術的突破始終是水下信息網絡發展的關鍵
聲波是唯一一種能在水介質中進行遠距離傳輸的能量形式。水下聲學網絡，就是以水下聲波作為信息載體而組成的無線網絡，類比于空中的無線網絡，只不過空中的信息載體是無線電波，水中的信息載體就是聲波。就水下信息網絡本身而言，水下聲學網絡要解決兩個技術問題：一是水下聲通信，二是在聲通信基礎上的組網。水聲通信解決的是點到點的兩個用戶（或信息源）之間的通信，組網解決的是多個用戶（或信息源）共享水介質信道時的信息交互問題。為此，美海軍認為，水下信息網絡核心技術的重點投資領域包括數據傳輸技術、信息分發管理技術、分布式處理基礎設施、合作處理/決策支持技術、人機界面、有關建模與仿真及信息管理、信息再現技術等。
除了水下通信、網關協議、網絡構架等核心技術之外，水下信息網絡的布放與回收技術也是一項關鍵技術。但是，關于水下信息網絡的部署資料很少見。美國電船公司開發的一種巡航導彈核潛艇（SSGN）通用發射和回收模塊（ULRM）具有一定的代表性。該系統能夠在SSGN潛水狀態對水下信息網絡中各種負載進行裝填、發射和回收。電船公司希望在同一負載筒中裝載PLUSNet系統組件及其發射和回收裝置。這樣對潛艇的影響最小，同時需要簡化發射和回收裝置，所采用方法能夠通過利用多個SSGN導彈筒升級實現。電船公司通過一系列商業研究后制作的ULRM封裝在筒型結構的負載筒中，可以安裝在導彈發射筒里，可以為PLUSNet系統組件提供最大的可用空間，同時可部署PLUSNet系統的所有舷外組件。通用發射和回收裝置的優點包括；使負載的尺寸和種類達到最大；使發射和回收操作期間對潛艇的操作限制減到最?。皇拱l射和回收裝置復雜程度降到最低；使發射和回收的負載接口重量和復雜程度降到最低；使負載與潛艇的沖突降到最低等。
