南邮团队构建空天海一体化全光通信网络，开拓无线通信新领域

从某种意义上讲，现代无线通信技术的发展史，便是通信频率由低向高进化的历程。

然而，随着技术的进步与普及，原有的射频通信频谱逐渐饱和，而极高频及至高频等高频率射频技术的开发尚面临众多挑战。

于是，另一种频率更高、频谱更宽的技术路线无线光通信，便吸引了学界更广泛的关注。

事实上，无线光通信并非新兴技术，对我们而言也并不陌生。从中国古代的烽火台，到第一次世界大战时期的光电电报，其应用历史远比射频通信悠久。

然而，受限于光的穿透性弱、衰减速度快等缺陷，这项技术长期以来并未成为主流的通信技术。

尽管近年来，半导体光源、光电检测与信号处理等相关技术在不断地进步，但高速无线光通信的研究仍主要停留在模拟阶段，与实际应用脱节。

即便某些研究已经实现实时传输，但它们通常只适用于特定场景，而无法与其他通信系统互通。

基于此，南京邮电大学王永进教授带领的团队与苏州亮芯单片光电科技有限公司合作，提出并构建了一种空天海一体化全光通信网络（All-Light Communication Network，ALCN）技术。

图丨ALCN 概览（来源：Optic Express）

为适应不同应用场景，该技术整合了四种特定波长的光通信技术建立其通信链路。

考虑到纯净海水对蓝绿光的低吸收率使其能在水下实现远距离通信，课题组成员在水下采用了蓝光通信（Blue Light Communication，BLC），用于控制无人水下航行器或在水下设备与浮标间建立通信。

在中性密度（Neutral Density，ND）因子为 256、浊度为 1.7 的游泳池中，BLC 链路的传输距离可达 12 米，并能在 20 度角度范围内建立通信连接。

但浊度的增加和水流的加剧可能会导致接收信号减弱和光学自干扰，需通过调整光学和电学增益来解决这些问题。

在海面之上的部分，研究人员首先使用的是无线白光通信（White Light Communication，WLC），这一技术能在陆地上实现 150 米范围内的通信，适用于海面信标、浮标与船只之间，以准确报告海洋状况。

其次，为了避免阳光的干扰，该课题组选择了日盲深紫外通信（Deep Ultraviolet Communication，DUVC）与无人机等机载设备建立连接。在强光环境下，DUVC 链路能在最大 7 米范围内实现日盲通信。

需要注意的是，尽管这些基于 LED 的通信技术发散角更宽，但也存在接收光功率较低的缺陷。

因此，针对在自由空间进行的点对点远距离通信，研究团队选择了高光功率定向光为基础的激光二极管通信（Laser Diode-based Communication，LC）。

由于激光二极管发散角较小，LC 链路需借助稳定器和姿态传感器保持通信过程中的精确对准。

该网络利用以太网交换机（Ethernet Switches）和 Wi-Fi 技术连接不同的光通信链路，实现不同网络节点间的信息共享。

这种灵活的接入方式极大拓宽了 ALCN 的应用范围，从传感器到个人计算机，再到移动设备，有线与无线设备均可通过这种网络交换数据。

并且，所有的无线光通信链路均采用注册插座（RJ-45）网络接口，统一了传输模式，使网络的部署和维护过程得以简化。

为满足更广泛的终端接入需求，ALCN 网络通过串联多个以太网交换机扩展接口数量，确保在多终端部署情况下，网络的连通性和稳定性不受影响。

图丨ALCN 框架示意图（来源：Optic Express）

在实验中，ALCN 展现了优异性能。整体平均功耗为 155 瓦，其中四个光通信链路占总功耗的 77.42%。

通过持续 3.5 小时测试，光链路功率保持稳定，显示出足够的稳定性与可靠性。

使用伪随机二进制序列（Pseudorandom Binary Sequence，PRBS）信号测试时，BLC 链路和 DUVC 链路均展现清晰的眼图，表明信号质量良好，传输效果显著。

在各链路中，DUVC 和 LC 链路表现突出，通过偏置模块，两种链路可实现 10Mbps 的传输速率，在满足 Xilinx Spartan-6 现场可编程门阵列的时序限制的同时，还能容纳更大的节点数据负载。

由于蓝光与白光 LED 的 3-dB 带宽较低和电流需求较高，BLC 和 WLC 链路的吞吐量则相对较低，最大传输速率为 2Mbps。

另一方面，ALCN 在数据包丢失率（Packet Loss Ratio，PLR）、延迟和抖动等关键量化指标方面也表现出色。

当使用最大传输单位 1514 字节进行测量时，整个 ALCN 的 PLR 为 2.78%，最大 PLR 为 5.80%（除自检点外），其传输延迟低于 74 毫秒，最大抖动为 15 毫秒。

（来源：Optic Express）

显而易见，ALCN 为未来实现多终端、多服务应用的空天海互联提供了一种前景广阔的方案。

近日，相关论文以《用于空天海一体互联的全光通信网络》（All-Light Communication Network for Space-Air-Sea Integrated Interconnection）为题发表于 Optic Express[1]。

南京邮电大学博士研究生王林宁为第一作者，王永进教授担任通讯作者。

图丨相关论文（来源：Optic Express）

接下来，研究人员计划通过波分复用技术解决 LED 引起的瓶颈问题，弥补 BLC 和 WLC 链路的传输速率较低的不足，从而提升全光通信网络的整体吞吐量。

参考资料：

1.Linning Wang, Yingze Liang, Ziqian Qi, Pengzhan Liu, Zheng Shi, Hongbo Zhu, and Yongjin Wang, "All-light communication network for space-air-sea integrated interconnection," Opt. Express 32, 9219-9226 (2024).https://doi.org/10.1364/OE.514930

支持：邹名之

运营/排版：何晨龙

电梯调试故障集汇

因刚安装好的电梯尚未经过使用或使用中出现系统故障，需要调试，其故障原因多为小问题，但排查过程较为艰辛！

西尼电梯，新时达AS380系统，电梯安装好调试，做井道自学习时，电梯不运行或下至底层后，报E08故障，拔掉HD插件后，故障依旧，在轿顶板处测量CAN通讯插件测得电压均正常。最终检查发现控制柜CAN通讯插件与平层感应器插件查反造成。

布劳恩（仿制西尼）电梯，新时达AS380系统，电梯安装好调试，检修运行无论检修上或下，电梯都只能往上溜车，随后急停，报E71，E113故障。判断控制电路正常，驱动电路有故障，即变频器不工作，应在变频器，编码器，主机部分查找故障。后检查发现变频器通往主机的UVW三相动力线接反造成。

布劳恩（仿制西尼）电梯，新时达AS380系统，电梯安装好调试后，可快车上下运行但到站不能自动开门，须在SM/02H板上拆下JP4.6线（关门信号线）后，电梯开门，插上此线，电梯关门，判断为SM/02H板故障，更换后正常。

康力电梯，蓝光一体机，电梯调试后不能自动关门，需在轿顶板处短接关门信号才关门，其他一切正常，电梯有光幕无安全触板，检查为轿顶安全触板插件未短接。

西尼电梯，默纳克3000控制系统，两台电梯并联调试，均为12层9站（无2.3.4层）。按照要求接好并联线并更改相关参数，设置好轿顶板拨码后，并联功能仍不起作用。后发现电梯在1层时有并联功能，1层以上楼层均无并联功能，在井道中检查两台电梯发现1到5中间楼层安装隔磁板数量不同导致。

康力电梯，新时达系统，电梯安装好调试，做井道自学习时，电梯不运行报E08故障，手动将电梯开至下限位处做井道自学习，电梯向上运行至顶层或未到顶即报E08故障。检查通讯回路，位置参考回路及相关参数均正常，最终发现故障原因为，轿顶开关门信号公共端与开关门限位公共端接反导致。

西尼电梯，新时达AS380系统，电梯安装好调试完成，运行正常但空载或轻载启动时有对重倒拉现象。调整F164及F193~F195参数可改善。

西尼电梯，新时达AS380系统，电梯安装好调试，上电检修运行，电梯主机自整定后不运行，报E82故障。检查编码器部分，发现编码器线地线未接，接好后电梯可检修运行。

江南嘉捷电梯，默纳克3000控制系统，无机房2层2站，电梯进水致轿顶板、指令板、轿厢显示板故障，更换以上配件并做井道自学习成功后，电梯从2层下1层时正常，到1层平层不开门，然后一边叫一边以检修速度上到2层平层开门，主板无故障，检查各行程开关及平层感应器回路都正常，怀疑是随行电缆CAN通讯线接触不良，跨接后故障依旧，询问得知是井道自学习可能没有成功。 将下限位开关短接，检修下行至撞到下极限，短接安全回路，重做井道自学习，完成后，电梯恢复正常运行。（电梯井道自学习须学出隔磁板长度，2层2站的电梯需要将电梯开到平层感应器在隔磁板下方后再做井道自学习）

西尼电梯，默纳克3000控制系统，电梯安装后调试，空载，检修下行运行正常，检修上行启动后行驶约30CM报过电流故障并急停，更改F2-10参数（改变运行方向）后，电梯可检修上行，但检修下行出现此故障；测量三相380VAC正常，检查F0，F1组参数均正确，更换一体机、编码器并重新做主机自学习（主机自学习上行学不成功，下行学习成功）后故障依旧；检查制动电阻阻值正常，主机三相绕组阻值正常（1.5Ω左右）；更换PG卡到编码器连线故障依旧；最终检查出故障原因为制动电阻线有接地现象。

康力电梯，AS380系列，新时代二达一体机。两台电梯并联，有时两电梯同时运行到1层，开门，不能自动关门，按关门按钮也不能关门，有光幕动作的声音（光幕正常），用服务器查看两电梯均显示“开门按键动作”。处理：将两台电梯的第二停靠基站都设置为10，返基站时间设为5s，将主板SW2拨到ON即可。

康力电梯，AS380系列，新时代二达一体机。电梯经常运行到不定楼层开门后不能自动关门，按关门按钮也不能关门，有光幕动作的声音（光幕正常），需要按动本层同向外招按钮才能恢复正常，用服务器查看显示“开门按键动作”。主板LED灯的显示全部正常，但是电梯正常运行时主板七段码不能显示开关门到位信号。处理：重新设置F28组参数，使主板七段码显示正常；并将F117和F140参数都设为14S，电梯故障排除。

西尼电梯，新时达AS380系统，电梯做125%试验，上行运行正常，下行时电梯启动开始加速时即急停，变频器保护，然后自动返平层（不报故障）。更换一体机后依然如此，重新做平衡系数也无法解决；检查制动电阻（额定40Ω）阻值为80Ω左右。故障原因为一并联的制动电阻损坏。

康力电梯，AS380系列，新时达二代一体机，18层18站，电梯经常出现黑屏故障，故障时报E11故障，有时也会报E27/E28/E8故障；观察电梯运行，有时会出现丢层现象（电梯显示0↑或0↓并自动寻层），并报E30故障。更换下强减开关并重新调整上下强减开关位置，更换平层感应器，更换编码器等均无法解决此故障。最终检查出故障原因是电梯钢丝绳打滑较严重导致。 由此故障联想到此种系统的康力电梯有时井道自学习成功后报E11故障并无法快车运行也可能是钢丝绳打滑所致。。

康力电梯，蓝光klb-mcu-s1一体机，电梯做125%试验，上下运行加速时急停，变频器保护，增大额定电流参数仍无法解决，做主机自学习后试验成功。

西尼电梯，新时达AS380系统，电梯运行启动过程与停止过程主机均会产生较大噪音，更换编码器也无效，给电梯做编码器零点位校正后解决。（此试验中的将检修速度设为4转/分，其中“4转/分”即为“0.004m/s”）

西尼电梯，新时达AS380系统，电梯检修运行正常，但运行时平层感应器灯闪动不止，且过隔磁板时闪动更甚，因此无法进行井道自学习，将平层感应器拆下，直接连接于控制柜，此现象消失，检查随行电缆发现总地线未接，接上后故障解决。

奥立达电梯，新时达AS380系统，电梯运行时机房主机处噪音大，影响住户，且顶层尤甚，会有一定震感。用掉线锤，水平尺等检查主机曳引机与导向轮略有偏差，导致运行时主钢丝绳摩擦导向轮槽所致。

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