CN113225281A

CN113225281A - 应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法及装置

Info

Publication number: CN113225281A
Application number: CN202110770741.8A
Authority: CN
Inventors: 杜浩; 徐国宁; 冯慧; 郭喜庆
Original assignee: Aerospace Information Research Institute of CAS
Current assignee: Aerospace Information Research Institute of CAS
Priority date: 2021-07-08
Filing date: 2021-07-08
Publication date: 2021-08-06
Anticipated expiration: 2041-07-08
Also published as: CN113225281B

Abstract

本发明提供一种应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法及装置。该方法包括：将待传输的应用帧数据包存储到内存显示程序模块，基于直接内存存取控制器将内存显示程序模块中的应用帧数据包写入到缓存处理模块中进行传输速度匹配处理，获得缓存处理模块处理后的目标数据，基于双编码方式对目标数据进行编码处理，并对编码处理后的目标数据进行湍流自适应同步处理，得到包含湍流自适应同步头的目标调制信号；所述湍流自适应同步头为包含传输数据的码长和具体传输内容特征信息的同步序列；将目标调制信号发送到相应的通信信号接收端。采用本发明方法，使得中央处理器利用更高效，提高了水下光通信系统的数据传输效率。

Description

应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法及装置

技术领域

本发明涉及无线光通信技术领域，具体涉及一种应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法和装置。另外，还涉及一种电子设备及非暂态计算机可读存储介质。

背景技术

近年来，随着经济社会的快速发展，人们对海洋资源的探测、开发和利用越来越广泛，各种水下探测及开采设备、潜艇以及无人航行器等被大量部署。在现有的无线通信手段中，电磁波在海水中衰减严重，且频率越高衰减越大。而水声通信的带宽很低，延迟也很高，在较远距离传输的场景下，水下无线光通信技术具有较大的带宽和较小的延迟，这一独特的优势使其受到了越来越多的关注。因此，水下无线光通信技术成为本领域技术人员研究的重点。

水下光通信技术是以光为信息载体,对信号进行数字连续或者脉冲调制编码并通过水下信道传输信息的通信技术。在光的各波段中，蓝绿激光在海水中数据传输能力强。激光通信技术是水下通信的发展方向之一。其具有较好的方向性、较小的体积和较高的传输速率等优点。在近距离下，其传输速率可达百兆量级甚至更高。目前，蓝光光通信系统的在水下有效通信距离可达数十米，有效通信速率为100Mbps，然而使用蓝光激光器进行水下光通信，系统的设置与技术思路、逻辑等与普通光通信有较大差距。因此，如何提供一种高效的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方案成为本领域研究的重要课题。

发明内容

为此，本发明提供一种应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法及装置，以解决现有技术中存在的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方案效率较低，局限性较高的问题。

本发明提供一种应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法，包括：

获取待传输的应用帧数据包；

将所述应用帧数据包存储到内存显示程序模块中，并基于预先配置完成的直接内存存取控制器将所述内存显示程序模块中的所述应用帧数据包写入到缓存处理模块中进行传输速度匹配处理；

获得所述缓存处理模块处理后的目标数据，基于预设的双编码方式对所述目标数据进行编码处理，并对编码处理后的目标数据进行湍流自适应同步处理，得到编码处理后的包含湍流自适应同步头的目标调制信号；其中，所述湍流自适应同步头为包含传输数据的码长和具体传输内容特征信息的同步序列；

将所述目标调制信号发送到相应的通信信号接收端。

进一步的，所述基于预设的双编码方式对所述目标数据进行编码处理，具体包括：

基于当前针对海水信道环境特征，利用对应的里所编码方式对所述目标数据进行编码处理，得到相应的二进制编码数据；

利用对应的曼彻斯特编码编码方式对所述二进制编码数据进行编码处理，得到待传输的编码处理后的目标数据。

进一步的，所述对编码处理后的目标数据进行湍流自适应同步处理，得到编码处理后的包含湍流自适应同步头的目标调制信号，具体包括：

基于预设的对应海水成分特征的非对称系数、预设的修正亨耶-格林斯坦相性函数、水下光通信系统中激光器的发射角以及预设的随机数生成函数，得到当前环境对应的海浪随机序列；

将所述海浪随机序列作为同步序列添加到编码处理后的所述目标数据中，得到待发送的包含所述同步序列的目标调制信号；

其中，所述同步序列用于在波形失真的情况下确定最佳采样点和数据断码重传开始位置。

进一步的，所述获取待传输的应用帧数据包，具体包括

基于预设的指令集处理器从水下光通信系统的网口中获取相应的实时通信数据；其中，所述实时通信数据包含所述应用帧数据包；

利用所述指令集处理器对所述实时通信数据进行处理，并根据用户的需求对所述应用帧数据包进行数据帧长度的设定，得到相应的待传输的应用帧数据包。

相应的，本发明还提供一种应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法，包括：

获取海水信道传送的目标调制信号；其中，所述目标调制信号为编码处理后的包含湍流自适应同步头的应用帧数据包；

对所述目标调制信号进行湍流解同步处理，并利用预设的双译码方式对湍流解同步处理得到的数据进行解码，得到子应用帧数据包；

将所述子应用帧数据包存储到缓存处理模块；

基于预设的直接内存存取控制器读取所述缓存处理模块中相应的数据，得到对应的原始应用帧数据包。

进一步的，所述的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法，还包括：当出现数据接收断码时，基于湍流自适应同步头获得相应的断码信息，并按照预设的断码重传机制基于所述断码信息进行断点重发，以保证光通信链路的数据完整性。

相应的，本发明还提供一种应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输装置，包括：

帧数据获取单元，用于获取待传输的应用帧数据包；

帧数据存储及传送单元，用于将所述应用帧数据包存储到内存显示程序模块中，并基于预先配置完成的直接内存存取控制器将所述内存显示程序模块中的所述应用帧数据包写入到缓存处理模块中进行传输速度匹配处理；

帧数据编码及同步处理单元，用于获得所述缓存处理模块处理后的目标数据，基于预设的双编码方式对所述目标数据进行编码处理，并对编码处理后的目标数据进行湍流自适应同步处理，得到编码处理后的包含湍流自适应同步头的目标调制信号；其中，所述湍流自适应同步头为包含传输数据的码长和具体传输内容特征信息的同步序列；

目标调制信号发送单元，用于将所述目标调制信号发送到相应的通信信号接收端。

进一步的，所述帧数据编码及同步处理单元，包括：

第一编码单元，用于基于当前针对海水信道环境特征，利用对应的里所编码方式对所述目标数据进行编码处理，得到相应的二进制编码数据；

第二编码单元，用于利用对应的曼彻斯特编码编码方式对所述二进制编码数据进行编码处理，得到待传输的编码处理后的目标数据。

进一步的，所述帧数据编码及同步处理单元，包括：

同步处理单元，用于基于预设的对应海水成分特征的非对称系数、预设的修正亨耶-格林斯坦相性函数、水下光通信系统中激光器的发射角以及预设的随机数生成函数，得到当前环境对应的海浪随机序列；将所述海浪随机序列作为同步序列添加到编码处理后的所述目标数据中，得到待发送的包含所述同步序列的目标调制信号；

进一步的，所述帧数据获取单元具体用于：

目标调制信号接收单元，用于获取海水信道传送的目标调制信号；其中，所述目标调制信号为编码处理后的包含湍流自适应同步头的应用帧数据包；

解同步处理及译码单元，用于对所述目标调制信号进行湍流解同步处理，并利用预设的双译码方式对湍流解同步处理得到的数据进行解码，得到子应用帧数据包；

帧数据缓存单元，用于将子应用帧数据包存储到缓存处理模块；

原始应用帧数据包获得单元，用于基于预设的直接内存存取控制器读取所述缓存处理模块中相应的数据，得到原始应用帧数据包。

进一步的，所述的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法，还包括：断码重发单元，用于当出现数据接收断码时，基于湍流自适应同步头获得相应的断码信息，并按照预设的断码重传机制基于所述断码信息进行断点重发，以保证光通信链路的数据完整性。

相应的，本发明还提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任意一项所述的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法的步骤。

相应的，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任意一项所述的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法的步骤。

采用本发明所述的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法，使得水下光通信系统的数据传输更加简洁可控，通过湍流自适应同步处理能够实现光通信系统的通信信号发射端和通信信号接收端的快速同步，并且双编码机制显著提升了水下光通信信道的抗干扰能力和纠错能力，使得中央处理器利用更高效，极大提高了水下光通信系统的数据传输效率，有助于实现水下百兆以上实时双向数据通信。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。

图1为本发明实施例提供的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法的流程示意图之一；

图2为本发明实施例提供的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法的具体流程示意图；

图3为本发明实施例提供的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法的完整流程示意图；

图4为本发明实施例提供的将里所编码进行海水环境特殊加扰处理后进行64位QAM调制的示意图；

图5为本发明实施例提供的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法中的断码重传流程示意图；

图6为本发明实施例提供的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输装置的结构示意图之一；

图7为本发明实施例提供的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法的流程示意图之二；

图8为本发明实施例提供的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输装置的结构示意图之二；

图9为本发明实施例提供的一种电子设备的实体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种包含信息流设置、信息同步以及数据编码的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法，相较于以往的系统控制和数据处理方法，该方法更简洁可控、中央处理器（central processing unit，简称CPU）利用更高效、更利于水下高速数据传输的实现。

下面基于本发明所述的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法，对其实施例进行详细描述。如图1所示，其为本发明实施例提供的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法的流程示意图，具体实现过程包括以下步骤：

步骤101：获取待传输的应用帧数据包。

在本发明实施例中，通信信号发送端首先获取待传输的应用帧数据包。具体的，基于预设的指令集处理器从水下光通信系统的网口中获取相应的实时通信数据。其中，所述实时通信数据包含所述应用帧数据包。利用所述指令集处理器对所述实时通信数据进行处理，并根据用户的需求对所述应用帧数据包进行数据帧长度的设定，得到相应的待传输的应用帧数据包。其中，所述指令集处理器可以是指ARM（Advanced RISC Machines）处理器。

在实际实施过程中，本发明可采用ARM处理器首先将水下光通信系统网口的实时通信数据读取下来，该数据以字节为单位，对应的数据帧长度可根据用户的需求进行设定，应用层一帧的数据长度为4000的整数倍。其中，本发明默认设置为64KBytes。在本发明具体实施过程中，所述信息流设置过程包括：首先选取TCP（Transmission Control Protocol）协议作为传输层协议，将ARM处理器处理过的应用帧数据包长度设置为64KBytes，并将所述应用帧数据包拆分为16个子帧数据包（即图4中的拆子帧数据包），其中每个子帧数据包的长度为4000Bytes。

步骤102：将所述应用帧数据包存储到内存显示程序模块中，基于预先配置完成的直接内存存取控制器将所述内存显示程序模块中的所述应用帧数据包写入到缓存处理模块中进行传输速度匹配处理。

在步骤101数据读取和信息流设置的基础上，本步骤进一步将所述应用帧数据包存储到内存显示程序模块中，并基于预先配置完成的直接内存存取控制器将所述内存显示程序模块中的所述应用帧数据包写入到缓存处理模块中进行传输速度匹配处理。

具体的，输入的应用帧数据包经过指令集处理器处理后，首先存储到内存显示程序模块（EME）中，然后，配置直接内存存取控制器（DMA，Direct Memory Access），通过直接内存存取控制器将数据从内存显示程序模块复制到缓存处理模块（FIFO，First In FirstOut）中进行处理。需要说明的是，所述的直接内存存取控制器能够将一个内存区从一个装置传输到另一个缓存区，通过中央处理器初始化这个传输动作，但是传输过程本身是由直接内存存取控制器来实现和完成的，而不需要通过中央处理器进行大量中断负载，因此使得中央处理器利用更高效。

需要进一步说明的是，在通过上述直接内存存取控制器控制传输的基础上，如图3所示，针对海水环境和QAM（Quadrature Amplitude Modulation）的里所（RS，Reed-solomoncodes）编码，选用64位QAM高阶调制方式，将通信信号调制为高阶64位正交幅度调制信号（即64位QAM），由于进入的数据速度和该高阶64位QAM通信信号传输速度不匹配，所以需要设置缓冲区。本发明实施例中，所述的缓冲区，即缓存处理模块。该缓冲区是由直接内存存取控制器配置生成的FIFO模块。系统中直接内存存取控制器输入数据为16位，而后续编码所需的位宽是8位，在直接内存存取控制器与后续编码连接时可以使用写缓冲区来达到数据传输速度匹配的目的。除此之外，为了保证读写不冲突，需要保证读FIFO的速率大于写FIFO的最高速率，也即物理层的传输速率要大于实时业务的传输要求。通过FIFO操作，整个缓冲区的读取和写入过程是各自独立进行的，保证了所写入数据的完整性。

步骤103：获得所述缓存处理模块处理后的目标数据，基于预设的双编码方式对所述目标数据进行编码处理，并对编码处理后的目标数据进行湍流自适应同步处理，得到编码处理后的包含湍流自适应同步头的目标调制信号。其中，所述湍流自适应同步头为包含传输数据的码长和具体传输内容特征信息的同步序列。

如图2和4所示，在本步骤中，所述基于预设的双编码方式对所述目标数据进行编码处理，具体实现过程包括：基于当前针对海水信道环境特征，利用对应的里所编码方式对所述目标数据进行编码处理，得到相应的二进制编码数据；并利用对应的曼彻斯特编码编码（Manchester编码）方式对所述二进制编码数据进行编码处理，得到待传输的编码处理后的目标数据。所述目标数据和目标调制信号均为高阶64位正交幅度调制信号，即64位QAM。

如图3所示，在缓存处理模块的基础上，采用里所编码首先将实时通信数据（包含多个应用帧数据包）分割成特定长度的应用帧数据包，在每一个应用帧数据包根据预设的RS编码码元多项式，利用相应的算法加入特定的冗余保护信息，然后将编码码元和64位QAM高阶调制方式中的比特交织模块进行信号复合处理，并将复合码元与星座一一映射对应，得到海水湍流64位QAM调制信号。本发明实施例中，首次实现了可应用于高阶64位QAM调制信号的RS编码方法，并针对海水中湍流较大、海水波动较大等方面进行了特定的RS加扰处理，最终得到待传输的二进制的编码信号。该方法可大幅提高高阶64位QAM调制信号在水中传输的的可靠性和稳定性。同时，在通信信号接收端中，对于固定码长的RS译码器，若处理延时小于n，则可以向RS译码器连续输入不同的码字，否则不同的输入则需要等待一定的时延，在此不再详细赘述。

在里所编码得到二进制的编码信号的基础上，本发明还采用曼彻斯特编码编码方式对所述二进制的编码信号进行处理。具体的，可使得发送的“0”、“1”数量保持基本一致，连续的“1”或“0”不超过5位（对于曼彻斯特编码，该连续的“1”或“0”不超过2位），即每5个连续的“1”或“0”后必须插入一位“0”或“1”，从而保证信号DC平衡。

在曼彻斯特编码的基础上，区别于常规信号同步技术，本发明针对性设计了在复杂海水中更利于被捕获和同步的湍流自适应同步处理过程。不同于目前广泛应用的伪随机序列

序列，本发明设计了基于海浪随机序列（

序列）的湍流自适应同步处理过程，

序列是服从海水波动效应的随机序列，可生成海浪随机数的海浪随机序列

的随机数生成函数如下：

（1）

其中，g是根据海水成分确定的非对称系数；

是散射角；

是在水下激光传输过程中表示激光散射特性的函数；FOV是指水下激光通信系统中激光器的发射角。

具体的，

是修正亨耶-格林斯坦函数，该函数的表达式为：

（2）

将散射角

与随机数进行归一化结合并带入上述公式可得到对应的海浪随机序列，即

序列。

在具体实施过程中，可选择基于上述随机数生成函数得到的63位

序列（即海浪随机序列）作为系统的同步序列（即湍流自适应同步头），并将该湍流自适应同步头添加到目标调制信号中。该同步序列用于在波形失真的情况下寻找最佳采样点和数据开始位置，其在海水中工作优势明显，有利于实现数据传输同步。

在本发明实施例中，所述对编码处理后的目标数据进行湍流自适应同步处理，得到编码处理后的包含湍流自适应同步头的目标调制信号，具体实现过程包括：基于预设的对应海水成分特征的非对称系数、预设的修正亨耶-格林斯坦相性函数、水下光通信系统中激光器的发射角以及预设的随机数生成函数，得到当前环境对应的海浪随机序列；将所述海浪随机序列作为同步序列添加到编码处理后的所述目标数据中，得到待发送的包含所述同步序列的目标调制信号。其中，所述同步序列用于在波形失真的情况下确定最佳采样点和数据断码重传开始位置。

步骤104：将所述目标调制信号发送到相应的通信信号接收端。

在本发明实施例中，由于中央处理器根本不参加数据传输操作，因此省去了中央处理器取指令、取数、送数等操作。在数据传输过程中，没有保存现场、恢复现场之类的工作。内存地址修改、传送字个数的计数等等，也不是由软件实现，而是用硬件电路直接实现的。所以采用直接内存存取控制器方式能满足高速I/O设备的要求，也有利于中央处理器效率的发挥。

另外，需要说明的是，针对海水特性，采用了更高效的湍流自适应同步处理和双编码机制，可有效实现水下远距离实时视频通信或者高速数据传输，大幅提升了系统的协同能力，更有利于光通信系统的发射端和接收端实现迅速同步，且针对海水信道环境设计的双编码机制对通信信道的抗干扰、纠错能力均有显著提升，同时可实现水下远距离实时视频通信或者高速数据传输，有助于实现水下百兆以上实时双向数据通信。

采用本发明实施例所述的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法，使得水下光通信系统的数据传输更加简洁可控，通过湍流自适应同步处理能够实现光通信系统的通信信号发射端和通信信号接收端的快速同步，并且双编码机制显著提升了水下光通信信道的抗干扰能力和纠错能力，使得中央处理器利用更高效，极大提高了水下光通信系统的数据传输效率。

与上述提供的一种应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法相对应，本发明还提供一种应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输装置。由于该装置的实施例相似于上述方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处请参见上述方法实施例部分的说明即可，下面描述的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输装置的实施例仅是示意性的。请参考图6所示，其为本发明实施例提供的一种应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输装置的结构示意图。

本发明所述的一种应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输装置具体包括如下部分：

帧数据获取单元601，用于获取待传输的应用帧数据包；

帧数据存储及传送单元602，用于将所述应用帧数据包存储到内存显示程序模块中，并基于预先配置完成的直接内存存取控制器将所述内存显示程序模块中的所述应用帧数据包写入到缓存处理模块中进行传输速度匹配处理；

帧数据编码及同步处理单元603，用于获得所述缓存处理模块处理后的目标数据，基于预设的双编码方式对目标数据进行编码处理，并对编码处理后的目标数据进行湍流自适应同步处理，得到编码处理后的包含湍流自适应同步头的目标调制信号；其中，所述湍流自适应同步头为包含传输数据的码长和具体传输内容特征信息的同步序列；

目标调制信号发送单元604，用于将所述目标调制信号发送到相应的通信信号接收端。

采用本发明实施例所述的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输装置，使得水下光通信系统的数据传输更加简洁可控，通过湍流自适应同步处理能够实现光通信系统的通信信号发射端和通信信号接收端的快速同步，并且双编码机制显著提升了水下光通信信道的抗干扰能力和纠错能力，使得中央处理器利用更高效，极大提高了水下光通信系统的数据传输效率，有助于实现水下百兆以上实时双向数据通信。

相应的，针对通信信号接收端，本发明还提供应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法和装置。如图7所示，其为本发明实施例提供的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法的流程示意图之二，具体实现过程包括以下步骤：

步骤701：获取海水信道传送的目标调制信号。其中，所述目标调制信号为编码处理后的包含湍流自适应同步头的应用帧数据包。

步骤702：对所述目标调制信号进行湍流解同步处理，并利用预设的双译码方式对湍流解同步处理得到的数据进行解码，得到子应用帧数据包。

如图4所示，在对应通信信号发送端的编码过程中添加湍流自适应同步头的基础上，在本发明实施例中，通信信号接收端采用相应的湍流解同步处理方法。为了对抗海水信道的非线性，在湍流解同步处理时，通信信号接收端将使用匹配滤波的方式来获取湍流自适应同步头的相关峰。对应通信信号接收端每帧数据的湍流自适应同步头，用预设的已知同步序列对接收信号进行滑动相关处理，得到最大的相关值之后，即认为该位置对应的采样点为最佳采样点。进一步的，再对该相关值进行判据，是否达到相关峰的门限值，若达到门限值，代表找到了编码后数据的起始位置，若没有达到门限值，则再继续寻找最大相关峰。

在上述湍流解同步处理的基础上，如图5所示，本发明实施例还包括断码重传机制。即当水下信号蓝光的接收因为各种原因而造成数据接收断码时，可以通过判定链路发出重发握手请求。具体的，当出现断码情况，常规断码重传机制采用反复发送确认指令的方式确定断码情况和断码位置，占用大量中央处理器资源，本专利同步头依据海浪随机序列，将传输数据的码长、传输内容简介等大量信息通过自适应同步的方式加载到湍流自适应同步头中。一旦发生断码，无需反复确认占用CPU资源，直接收取同步信号并确认相应信息，获得断码的情况。比如当前发生信息通信终端，判定模块会依据海浪序列所储存的同步信息，直接发射重新发送自适应同步头的请求，在接收到重新发送的同步头后，将疑似断点的码元与再一次接收到的同步信号进行比对，确认通信中断的时间、码元位置以及续传方式。通过设计默认重传机制或者人工干预机制，光通信链路可以自断点重发，以保证通信链路的数据完整性。该断码重传机制相较于以往的断码重传机制，机制更简洁，对于系统默认重传机制和人工干预做到了无缝对接，双重保护数据完整性。

步骤703：将所述子应用帧数据包存储到缓存处理模块。

步骤704：基于预设的直接内存存取控制器读取所述缓存处理模块中相应的数据，得到对应的原始应用帧数据包。

如图8所示，其为本发明实施例提供的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输装置的结构示意图之二，具体实现过程包括以下部分：

目标调制信号接收单元801，用于获取海水信道传送的目标调制信号；其中，所述目标调制信号为编码处理后的包含湍流自适应同步头的应用帧数据包。

解同步处理及译码单元802，用于对所述目标调制信号进行湍流解同步处理，并利用预设的双译码方式对湍流解同步处理得到的数据进行解码，得到子应用帧数据包。

帧数据缓存单元803，用于将所述子应用帧数据包存储到缓存处理模块。

原始应用帧数据包获得单元804，用于基于预设的直接内存存取控制器读取所述缓存处理模块中相应的数据，得到对应的原始应用帧数据包。

采用本发明实施例所述的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法和装置使得水下光通信系统的数据传输更加简洁可控，通过湍流自适应同步处理能够实现光通信系统的通信信号发射端和通信信号接收端的快速同步，并且双编码机制显著提升了水下光通信信道的抗干扰能力和纠错能力，使得中央处理器利用更高效，极大提高了水下光通信系统的数据传输效率。

与上述提供的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法相对应，本发明还提供一种电子设备。由于该电子设备的实施例相似于上述方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处请参见上述方法实施例部分的说明即可，下面描述的电子设备仅是示意性的。如图9所示，其为本发明实施例公开的一种电子设备的实体结构示意图。该电子设备可以包括：处理器（processor）901、存储器（memory）902和通信总线903，其中，处理器901，存储器902通过通信总线903完成相互间的通信，通过通信接口904与外部进行通信。处理器901可以调用存储器902中的逻辑指令，以执行应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法，该方法包括：获取待传输的应用帧数据包；将所述应用帧数据包存储到内存显示程序模块中，并基于预先配置完成的直接内存存取控制器将所述内存显示程序模块中的所述应用帧数据包写入到缓存处理模块中进行传输速度匹配处理；获得所述缓存处理模块处理后的目标数据，基于预设的双编码方式对所述目标数据进行编码处理，并对编码处理后的目标数据进行湍流自适应同步处理，得到编码处理后的包含湍流自适应同步头的目标调制信号；其中，所述湍流自适应同步头为包含传输数据的码长和具体传输内容特征信息的同步序列；将所述目标调制信号发送到相应的通信信号接收端。或者，包括：获取海水信道传送的目标调制信号；其中，所述目标调制信号为编码处理后的包含湍流自适应同步头的应用帧数据包；对所述目标调制信号进行湍流解同步处理，并利用预设的双译码方式对湍流解同步处理得到的数据进行解码，得到子应用帧数据包；将所述子应用帧数据包存储到缓存处理模块；基于预设的直接内存存取控制器读取所述缓存处理模块中相应的数据，得到对应的原始应用帧数据包。

此外，上述的存储器902中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

另一方面，本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法，该方法包括：获取待传输的应用帧数据包；将所述应用帧数据包存储到内存显示程序模块中，并基于预先配置完成的直接内存存取控制器将所述内存显示程序模块中的所述应用帧数据包写入到缓存处理模块中进行传输速度匹配处理；获得所述缓存处理模块处理后的目标数据，基于预设的双编码方式对所述目标数据进行编码处理，并对编码处理后的目标数据进行湍流自适应同步处理，得到编码处理后的包含湍流自适应同步头的目标调制信号；其中，所述湍流自适应同步头为包含传输数据的码长和具体传输内容特征信息的同步序列；将所述目标调制信号发送到相应的通信信号接收端。或者，包括：获取海水信道传送的目标调制信号；其中，所述目标调制信号为编码处理后的包含湍流自适应同步头的应用帧数据包；对所述目标调制信号进行湍流解同步处理，并利用预设的双译码方式对湍流解同步处理得到的数据进行解码，得到子应用帧数据包；将所述子应用帧数据包存储到缓存处理模块；基于预设的直接内存存取控制器读取所述缓存处理模块中相应的数据，得到对应的原始应用帧数据包。

又一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法，该方法包括：获取待传输的应用帧数据包；将所述应用帧数据包存储到内存显示程序模块中，并基于预先配置完成的直接内存存取控制器将所述内存显示程序模块中的所述应用帧数据包写入到缓存处理模块中进行传输速度匹配处理；获得所述缓存处理模块处理后的目标数据，基于预设的双编码方式对所述目标数据进行编码处理，并对编码处理后的目标数据进行湍流自适应同步处理，得到编码处理后的包含湍流自适应同步头的目标调制信号；其中，所述湍流自适应同步头为包含传输数据的码长和具体传输内容特征信息的同步序列；将所述目标调制信号发送到相应的通信信号接收端。或者，包括：获取海水信道传送的目标调制信号；其中，所述目标调制信号为编码处理后的包含湍流自适应同步头的应用帧数据包；对所述目标调制信号进行湍流解同步处理，并利用预设的双译码方式对湍流解同步处理得到的数据进行解码，得到子应用帧数据包；将所述子应用帧数据包存储到缓存处理模块；基于预设的直接内存存取控制器读取所述缓存处理模块中相应的数据，得到对应的原始应用帧数据包。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法，其特征在于，包括：

获取待传输的应用帧数据包；

将所述目标调制信号发送到相应的通信信号接收端。

2.根据权利要求1所述的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法，其特征在于，所述基于预设的双编码方式对所述目标数据进行编码处理，具体包括：

3.根据权利要求1所述的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法，其特征在于，所述对编码处理后的目标数据进行湍流自适应同步处理，得到编码处理后的包含湍流自适应同步头的目标调制信号，具体包括：

4.根据权利要求1所述的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法，其特征在于，所述获取待传输的应用帧数据包，具体包括：

5.一种应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法，其特征在于，包括：

将所述子应用帧数据包存储到缓存处理模块；

6.根据权利要求5所述的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法，其特征在于，还包括：当出现数据接收断码时，基于湍流自适应同步头获得相应的断码信息，并按照预设的断码重传机制基于所述断码信息进行断点重发，以保证光通信链路的数据完整性。

7.一种应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输装置，其特征在于，包括：

帧数据获取单元，用于获取待传输的应用帧数据包；

8.一种应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输装置，其特征在于，包括：

帧数据缓存单元，用于将所述子应用帧数据包存储到缓存处理模块；

原始应用帧数据包获得单元，用于基于预设的直接内存存取控制器读取所述缓存处理模块中相应的数据，得到对应的原始应用帧数据包。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-6任意一项所述的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法的步骤。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任意一项所述的应用于水下远距离高速光通信系统的数据传输方法的步骤。