里程碑式突破!“華為方案擊敗北約通信協議”
刘程辉风物长宜放眼量
【文/觀察者網 劉程輝】
“在南海水下通信測試中,華為極化碼方案擊敗了北約通信協議。”香港英文媒體《南華早報》8月23日發文披露,中國科學家近期利用國內科技巨頭華為開發的數據編碼方式,在一次水下通信測試中實現了里程碑式的突破,成功接收到了30公里外發送的信號,超過了北約目前公開的最長水下通信距離28公里。
華為主推的極化碼(Polar code)是第一種可以將信息傳輸效率提高到理論極限的編碼方案,最早由土耳其比爾肯大學的埃爾達爾·阿里坎(Erdal Arikan)教授在2008年提出。這項技術的實施非常具有挑戰性。華為是少數支持這條道路的電信公司之一。
2016年,華為的極化碼方案力壓美國高通公司等主推的低密度奇偶檢查碼(LDPC)和法國主推的Turbo2.0兩大方案,成為5G通信eMBB場景的控制信道編碼方案。

任正非向5G極化碼之父、土耳其人埃爾達爾·阿里坎教授舉行頒獎
與此同時,這一方案正把我國水下通信技術推向新的高度。
根據《南華早報》的描述,最近在遠離大陸的南海一處水深3000米的秘密地點,廈門大學科研團隊對華為開發的水下數據傳輸技術進行了測試。他們在水下1000米處佈置了一個小型水聽器,在4000赫茲至8000赫茲的頻率下,實現了30公里超長距離的零誤碼傳輸,速率達到每秒4000比特。
這創下了公開報告中水聲通信設備性能的新紀錄。科學家們在一篇學術論文中形容,華為的編碼方法“精確且穩定”。
2022年3月,浙江大學和中國船舶工業集團公司(CSSC)進行過類似的測試,在14公里的距離上實現了每秒3000比特的高速率速度。

浙大研製的中深海款(左)、淺海款(右)水聲通信機浙江大學海洋學院
水下無線通信技術是保障水下裝備互聯互通的重要技術。目前,潛艇在水下主要通過極低頻(ELF)無線電波對外通訊。雖然這種電波可以有效地穿透水,但效率非常低,每分鐘只能傳輸幾個字符。聲波效率更高,但容易受到海面和海底、洋流等環境干擾發生折射,因此難以遠距離傳輸大量數據。
北約目前使用的是2017年發佈的JANUS水下通信協議,利用正交頻分複用技術(OFDM)傳輸信號,可實現短距離高速傳輸。公開信息顯示,JANUS支持的最長通信距離為28公里,但在這個距離上,電波頻率將下降到900赫茲,能傳輸的信息量非常少。
而在中國,OFDM被認為是一種過時的技術。因為使用OFDM的通信設備需要更高的工作功率,相關組件複雜且昂貴。此外,隨着通信距離的增加,噪聲也會增加,導致性能急劇惡化,不利於小型無人平台的大規模部署和協作。

觀眾在2020青島國際海洋科技展覽會上,參觀中國船舶第七一〇研究院研發水下無人潛航器。IC Photo
《南華早報》稱,中美的水下技術競爭正在加劇。受益於蓬勃發展的電信業,中國在無線通信技術方面的優勢正在從空中擴展到海上。這些先進技術能夠支持大規模使用由人工智能(AI)驅動的水下無人潛航器,還可能對未來地緣政治競爭產生深遠影響。
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