水下光通信机器

1水下光通信机本文件规定了水下光通信机的系统架构、设备的设计与制造要求以及软件系统的测试要求。本文件适用于水下光通信机的系统设计、制造以及软件性能的验收。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T25000.10-2016系统与软件工程系统与软件质量要求和评价（SQuaRE）第10部分：系统与软件质量模型GB/T25000.51-2016系统与软件工程系统与软件质量要求和评价（SQuaRE）第51部分：就绪可用软件产品（RUSP）的质量要求和测试细则3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1水下光通信Underwateropticalcommunication利用光信号在水下进行数据传输的通信方式。3.2通信效率CommunicationEfficiency水下光通信机传输单位时间内的数据量。3.3安全性safety水下光通信机传输过程中遵循的数据加密、身份验证等安全措施。4系统架构水下光通信机由发射端、接收端和控制软件三部分组成。系统总体设计架构示意图见图1所示。图1水下光通信机总体设计架构示意图25设计与制造要求5.1光学设计要求5.1.1防水性能水下光通信机需要具备良好的防水性能，以确保设备在水下环境中的正常工作。5.1.2光学传输效率光学设计应优化传输效率，以确保光信号在水下传输过程中的稳定性和可靠性。5.1.3抗干扰能力光学设计需要考虑降低外界光源干扰对信号传输的影响，提高抗干扰能力。5.1.4适应不同水质条件光学设计需要适应不同水质条件，包括淡水、海水等不同类型的水域。5.1.5耐用性光学设计应考虑到设备在水下环境中的长期使用，具备较高的耐久性和可靠性。5.1.6数据安全性光学设计需要确保数据在传输过程中的安全性，防止数据泄露或被第三方篡改。5.2机械设计要求5.2.1耐水性能机械部件应具备良好的耐水性能，包括密封性能和防水性能，以确保设备在水下环境中的正常工作。5.2.2耐压性能水下光通信机应具备足够的耐压能力，保证设备在较大水深下的可靠运行。5.2.3抗冲击性能水下光通信机应具有较高的抗冲击性能，以应对可能发生的碰撞或外界冲击，并保护内部光学元件不受损坏。5.2.4材料选择机械设计时应选择耐腐蚀、耐海洋环境腐蚀的特殊材料，以确保设备长期在水下环境中使用而不损坏。5.2.5维修与维护便捷性机械设计时应注重设备的维修和维护便捷性，方便人员对设备进行必要的维修与保养。5.2.6尺寸与重量机械设计应考虑到设备的尺寸与重量，以满足实际应用场景中的安装、携带等需求。5.3电气设计要求5.3.1防水性能水下光通信机应具备良好的防水性能，以确保设备在水下运行时能够正常工作。电气部分应采用密封和防水技术，确保设备内部电路和元器件不受水的侵蚀。5.3.2抗湿度性能3水下光通信机的电气设计应考虑抗湿度的能力。应选用具有良好的抗湿性能的电子元器件和涂层材料，以确保设备长时间在潮湿环境下可靠运行。5.3.3电磁兼容性电气设计应考虑到设备的辐射和抗辐射特性，采取合适的传输线路和滤波措施等，保证设备在复杂电磁环境中的稳定性。5.3.4能耗管理水下光通信机的电气设计应考虑到能耗管理，以尽量减少设备对能源的消耗。应采用低功耗的电子元器件、合理的节能措施和能源管理方案，以延长设备的续航时间。5.3.5安全性水下光通信机的电气设计需要考虑设备在使用过程中的安全性。应采取防止电路短路、过热或超压的保护措施，并配备可靠的过载保护装置，确保设备在异常情况下自动断电以保护用户和设备的安全。5.4通信效率要求5.4.1高传输速率水下光通信机应具备较高的传输速率，以满足大容量数据在水下进行高速传输的需求。通过采用先进的光通信技术和高带宽的光纤传输介质，提供更快的数据传输速度。5.4.2低误码率水下光通信机应保证通信链路的稳定性和可靠性，在水下环境中降低误码率。通过使用优化的调制解调技术、前向纠错编码等方法，确保数据传输过程中的高精度和低误码率。5.4.3高抗噪声干扰能力水下光通信机应具备较强的抗噪声干扰能力，通过采用适当的信号调理、信道均衡和噪声抑制算法等方法来提高抗噪声干扰的能力。5.4.4长距离传输能力水下光通信机应具备一定的长距离传输能力，以满足大范围水下通信的需求。通过使用低衰减的光纤材料、增强发送功率和接收灵敏度等方法来提高传输距离。5.4.5多用户支持水下光通信机需要具备多用户支持能力，可以同时处理多个用户的数据传输需求。通过采用多路复用技术或多个光纤通道来实现多用户的同时通信。5.5安全性要求5.5.1数据加密水下光通信机应支持数据的加密传输，以保护数据的机密性和完整性。采用强大的加密算法和密钥管理机制，确保数据在传输过程中不被未经授权的第三方获取或篡改。5.5.2身份认证水下光通信机应具备身份认证功能，确保只有合法的用户可以访问和使用设备。通过采用有效的身份验证和授权机制，防止未经授权的用户获取设备的控制权。5.5.3防护物理安全水下光通信机须具备防护物理安全，以防止设备受到未经授权的物理访问或损坏。包括选择适当的安装位置、加固设备外壳、安装防护罩等措施来保护设备。5.5.4抗干扰能力4水下光通信机应具备较强的抗干扰能力，以应对各种电磁干扰和噪声源的影响。采用抗干扰设计和技术，确保设备在复杂电磁环境中的稳定工作。5.5.5基于权限的访问控制水下光通信机应提供基于权限的访问控制机制，以确保只有具备相应权限的用户可以对设备进行配置和管理。通过分配不同级别的权限，限制非授权人员对设备进行操作。5.5.6故障监测与报警水下光通信机需要具备故障监测和报警功能，及时发现设备故障或异常情况，并向相关人员发送警报信息，以便及时采取措施予以解决避免安全风险。6测试与验收6.1光功率测试将光纤接入机端口，使用光功率计测试光功率是否达到设计要求，并记录测试数据。6.2传输速率测试在水下设置一对测试机，发送大量数据，记录传输速率和连续工作时间，验证其传输质量。6.3压力测试对水下光通信机进行压力测试，模拟深海环境下的压力，确保光学设备在高压下正常工作。6.4环境适应性测试将光通信机放置在深海环境中，模拟各种海洋环境，如盐雾、水压、温度等，确保设备能够在极端环境下正常使用。6.5可靠性测试运行光通信机连续运行数天或数周，以验证其可靠性和长期稳定性。6.6验收测试最终验收测试包括基于实际使用情况的测试，如测试它是否满足预期的传输距离和带宽要求等。7水下光通信机控制软件7.1测试项目7.1.1系统的功能性系统的功能性应包括如下项目：a)验证100m距离通信是否正常；b)验证能否达到1Gbps速率峰值；c)接收灵敏度性能；d)跟瞄性能测试；e)接受视场角测试；f)重量测试；g)设备体积测试；h)非常规前置条件下，100m距离通信是否正常；7.1.2系统的性能效率通信速率响应时长验证。7.2技术指标a)测试环境确认有效后的测试数据应正确有效；b)测试需求应覆盖软件说明书的所有需求；测试项目应覆盖全部测试需求。8