水下無(wú)線(xiàn)光通信的最新進(jìn)展與展望

  近日，《Progress in Quantum Electronics》主編Martin Dawson邀請復旦大學(xué)田朋飛撰寫(xiě)水下無(wú)線(xiàn)光通信的最新進(jìn)展與展望 (Recent Progress in and Perspectives of Underwater Wireless Optical Communication, https://doi.org/10.1016/j.pquantelec.2020.100274)，《Progress in Quantum Electronics》為國際知名review期刊，2020年影響因子為7.19。該綜述論文由復旦大學(xué)、南京郵電大學(xué)共同完成，復旦大學(xué)朱世杰、陳新偉、田朋飛為共同第一作者，田朋飛為通訊作者。

  同時(shí)，主編Martin Dawson高度評價(jià)該綜述論文的水平，邀請水下無(wú)線(xiàn)光通信領(lǐng)域專(zhuān)家阿卜杜拉國王科技大學(xué)(KAUST)Ooi對該綜述撰寫(xiě)高亮評論(https://doi.org/10.1016/j.pquantelec.2020.100275)。主編祝賀了論文作者獲得《Progress in Quantum Electronics》期刊設置評論(“Commentary” section)以來(lái)的首篇高亮評論。

  一、背景介紹

  海洋資源的開(kāi)發(fā)和采集幾乎與水下通信密不可分，水下通信技術(shù)的研究引起了人們的廣泛重視。此外，水下無(wú)線(xiàn)通信(UWC)在水下航行中起著(zhù)至關(guān)重要的作用，它也是水下傳感器網(wǎng)絡(luò )的關(guān)鍵技術(shù)之一。因此，對UWC技術(shù)的傳輸速率和傳輸距離的要求也越來(lái)越高。

  傳統的水下通信方式主要包括水下聲波通信(UAC)、水下射頻(RF)通信和水下無(wú)線(xiàn)光通信(UWOC)?；谒侣暡ㄟM(jìn)行通信的UAC技術(shù)一直被認為是進(jìn)行長(cháng)距離數據傳輸的最實(shí)用的方式，其傳輸距離可達幾十公里。然而，由于低載波頻率所限制的低調制帶寬，使得UAC存在著(zhù)傳輸速率相對較低的問(wèn)題，其數據速率一般在kbps左右。同時(shí)，由于聲波在水下信道中的傳播速度比無(wú)線(xiàn)電波低數個(gè)量級，這導致聲波通信會(huì )存在較大的延遲。

  與UAC相比，射頻通信具有可平滑通過(guò)空氣/水界面、對水下湍流等干擾因素的耐受性較強等優(yōu)點(diǎn);而且射頻信號由于其水下傳播速度快，同時(shí)具有延遲低的優(yōu)勢。在UWC中使用的射頻波可以從幾十Hz到GHz，但只有在30～300 Hz的超低頻信號才能在導電的海水中傳播，因為高頻信號會(huì )有很大的衰減。因此水下射頻通信的調制帶寬也相對較低，導致短距離內的數據速率有限，約為Mbps的量級。此外，為了補償射頻通信中的較高的天線(xiàn)損耗，需要巨大的天線(xiàn)和較高的傳輸功率。

  考慮到水下射頻通信和UAC存在功耗大、延遲高、不能同時(shí)具備高速率與長(cháng)距離等缺點(diǎn)，研究人員提出了基于水下光信號進(jìn)行數據傳輸的UWOC作為一種合適的解決方案。由于UWOC具有數百MHz甚至GHz的高調制帶寬，能夠實(shí)現超過(guò)Gbps的數據速率，同時(shí)傳輸距離可以達到數百米。這些高速率、長(cháng)距離的優(yōu)勢將保證許多實(shí)時(shí)應用的實(shí)現，如已有文獻中報道的水下實(shí)時(shí)視頻傳輸系統，其平均傳輸速率約為1.5 Gbps，平均傳輸時(shí)延為100 ms。此外，由于大多數射頻信號的頻帶已經(jīng)完全授權給一些運營(yíng)商，而UWOC可以利用未被授權的頻譜，因此被認為是可以避免頻譜擁塞的一個(gè)有效的解決方案。而且UWOC的光收發(fā)器成本低，如發(fā)光二極管(LED)、激光二極管(LD)和光電二極管(PD)等等，與UAC和射頻通信相比，具有低功耗和低成本的特點(diǎn)。三種UWC技術(shù)的比較見(jiàn)表1。

  表1 三種UWC技術(shù)的比較

  二、文章介紹

  文章從水下通信系統的通信信道、系統發(fā)射機和接收機、調制方式等角度對UWOC系統進(jìn)行了簡(jiǎn)明扼要的闡述。對于水下信道，簡(jiǎn)要介紹了水下環(huán)境的特點(diǎn)、常用的水下信道模型以及實(shí)際水下環(huán)境對UWOC系統性能的影響。對于系統發(fā)射機和接收機方面，總結了UWOC系統采用的發(fā)射機和接收機技術(shù)的最新進(jìn)展。在調制方式方面，回顧了基于LED和LD的UWOC系統所采用的各種先進(jìn)調制方式的最新研究進(jìn)展。在文章的最后，提出了一些UWOC系統的研究方向和亟待解決的挑戰。

  三、主要內容

  1、UWOC信道的理論和實(shí)驗研究

  由于水下環(huán)境中的光傳播非常復雜，因此水下傳輸信道極具挑戰性。光在水生介質(zhì)中傳播會(huì )由于嚴重的吸收和散射效應而衰減。海水多變的環(huán)境也將給UWOC系統帶來(lái)不穩定性。 文章對目前已有的水下信道的建模方法和實(shí)驗研究進(jìn)行了總結，并對其接下來(lái)的研究方向進(jìn)行了合理推測。

  文章首先介紹了水的光學(xué)特性，包括不同水質(zhì)的衰減系數、海洋環(huán)境根據垂直深度變化導致的水下光學(xué)特性的變化等。海洋中垂直分層環(huán)境的概要示意圖如圖1所示。

圖1. 海洋中垂直分層環(huán)境的示意圖

  在介紹了水的光學(xué)特性后，文章開(kāi)始對UWOC的理論研究進(jìn)行了總結，包括對UWOC常用的鏈路配置、LOS鏈路以及NLOS鏈路的UWOC模型的研究結果進(jìn)行了介紹。目前UWOC信道有兩種常用的配置，包括點(diǎn)對點(diǎn)視線(xiàn)(LOS)配置和非視線(xiàn)(NLOS)配置，如圖2所示。

圖2. UWOC鏈路配置：(a)LOS配置，和(b)NLOS配置

  對LOS鏈路的UWOC模型的研究成果總結中，主要包括兩種對LOS UWOC鏈路進(jìn)行建模的方法，即比爾·朗伯特定律和輻射傳遞方程(RTE)。比爾·朗伯特定律是最簡(jiǎn)單的理論模型，但是它沒(méi)有考慮散射回接收器的部分，有時(shí)會(huì )引起偏差。RTE是基于能量守恒得出的，解決RTE的方法有兩種：解析解和數值解。RTE計算解析解非常困難，通常采用數值解的方法來(lái)解RTE，包括蒙特卡洛、不變嵌入法、離散縱坐標法與隨機模型。蒙特卡洛建模比較簡(jiǎn)單，但是計算效率很低，幾乎不能用于理論分析。不變嵌入法和離散縱坐標法雖然計算效率高，但是不變嵌入法只能求解一維RTE，離散縱坐標法難以編程。因此，很少有研究人員在UWOC中使用這兩種方法。而基于光子軌道的概率性質(zhì)的隨機模型尚未成熟，缺乏實(shí)驗驗證，需要進(jìn)一步研究。未來(lái)對理論模型的進(jìn)一步研究將主要集中在提高蒙特卡洛方法的計算效率，建立和驗證具有較低計算復雜度的隨機模型上。并且有必要進(jìn)一步研究各種水下因素對UWOC性能的影響，并結合理論建模和分析。

  對NLOS鏈路的UWOC模型的研究成果總結中，主要包括NLOS的提出、發(fā)展以及現狀等。盡管NLOS UWOC模型近年來(lái)發(fā)展迅速，但現有的信道模型還不夠成熟精確。因為現有的NLOS模型主要考慮海平面的坡度，卻很少關(guān)注水質(zhì)等特征。此外，準確模擬海平面的隨機波動(dòng)仍然是一個(gè)問(wèn)題。此外，考慮到實(shí)際海水環(huán)境與模型之間存在一定的差異，文章還總結了一些研究人員在實(shí)驗室中模擬海洋環(huán)境，以研究水質(zhì)，湍流和其他因素對通信性能的影響的相關(guān)研究結果。一些主要實(shí)驗配置如圖3所示。

圖3. 在具有(a)不同的氣泡，溫度和鹽度環(huán)境以及(b)不同水質(zhì)下的實(shí)際UWOC系統配置。(圖(a)引用自文獻“M.V. Jamali, A. Mirani, A. Parsay, B. Abolhassani, P. Nabavi, A. Chizari, P. Khorramshahi, S. Abdollahramezani, J.A. Salehi, Statistical studies of fading in underwater wireless optical channels in the presence of air bubble, temperature, and salinity random variations, IEEE Transactions on Communications 66 (2018) 4706-4723.” 圖(b)引用自文獻“P.F. Tian, H.L. Chen, P.Y. Wang, X.Y. Liu, X.W. Chen, G.F. Zhou, S.L. Zhang, J. Lu, P.J. Qiu, Z.Y. Qian, X.L. Zhou, Z.L. Fang, L.R. Zheng, R. Liu, X.G. Cui, Absorption and scattering effects of Maalox, chlorophyll, and sea salt on a micro-LED-based underwater wireless optical communication [Invited], Chinese Optics Letters 17 (2019) 100010.”)

  當前對實(shí)際水下信道通信性能的研究主要是通過(guò)在實(shí)驗室模擬海洋環(huán)境從而進(jìn)行研究。 然而，關(guān)于實(shí)際信道對UWOC通信性能的影響的研究還不夠充分和可靠。 將來(lái)在真實(shí)的海洋環(huán)境中進(jìn)行準確而全面的實(shí)驗研究是必不可少的。

  2、UWOC系統發(fā)射機和接收機方面進(jìn)展

  UWOC作為一種新興的水下通信技術(shù)，近年來(lái)發(fā)展迅速，取得了顯著(zhù)成績(jì)。對于基于LD的UWOC系統，研究表明鏈路速率和通信距離分別可以達到30 Gbps和100 m以上。而基于LED的UWOC系統，研究表明鏈路速率和通信距離分別可以達到20 Gbps和46 m以上?；贚ED和LD的UWOC系統都呈現了相同的實(shí)驗結果，即發(fā)射機光功率和接收機靈敏度直接影響著(zhù)信號的傳輸距離，收發(fā)器的調制帶寬直接限制了UWOC系統的傳輸速率。

  水下通信系統的研究大多是先在實(shí)驗室進(jìn)行演示，然后逐步應用到實(shí)際水下環(huán)境中。一個(gè)典型的實(shí)驗室視線(xiàn) UWOC系統由三部分組成，如圖4所示，包括發(fā)射單元、水下信道和接收模塊。發(fā)射單元由光源裝置、調制器、光放大器和光學(xué)透鏡等組成。接收模塊由放大電路、光學(xué)濾波器、光學(xué)透鏡和光電探測器等組成。在發(fā)射端，信息源產(chǎn)生的信息經(jīng)過(guò)編碼和調制處理后，加載到任意信號發(fā)生器(AWG)上。然后AWG輸出經(jīng)過(guò)調制的交流電信號，通過(guò)bias-tee與直流電結合，驅動(dòng)光源發(fā)射裝置發(fā)出光載波。調制后的光信號經(jīng)發(fā)射透鏡準直后通過(guò)水箱。水箱內裝滿(mǎn)自來(lái)水，用于模擬水下鏈路，實(shí)驗中通常利用反射鏡來(lái)實(shí)現遠距離傳輸。為了模擬真實(shí)的水下環(huán)境，通常會(huì )在水中加入Maalox和海鹽等作為散射劑。在接收端，光信號將被接收透鏡聚焦，然后被光電探測器捕獲。經(jīng)光電探測器轉換后的電信號將經(jīng)過(guò)放大器和低通濾波器進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，然后傳送到示波器(OSC)或信號質(zhì)量分析儀(DSA)進(jìn)行解碼和解調，從而恢復到原始信號，計算機或誤碼率模塊將收集原始信息進(jìn)行進(jìn)一步分析。

圖4. 典型的實(shí)驗室視線(xiàn) UWOC系統示意圖

  在設計UWOC系統時(shí)必須考慮到幾個(gè)問(wèn)題。首先，由于海水的吸收和散射，光信號會(huì )受到嚴重的衰減。所以，應根據水下環(huán)境的渾濁度和所包含物質(zhì)的成分，精心選擇發(fā)射器光源的波長(cháng)和類(lèi)型，以盡量減少衰減。例如，在波羅的海海水中，光衰減最小的波段在520-590nm之間。此外，發(fā)射機要有足夠的發(fā)射功率，接收機要有足夠的靈敏度，以保證信號的接收。其次，為了保證視線(xiàn)鏈路中信息的有效傳輸，需要發(fā)射機和接收機的精確對準。然而，海水中的湍流往往會(huì )導致鏈路的不匹配，尤其是在淺層深度中。因此，需要發(fā)射機具有適當的發(fā)散角或接收機具有較大的接收面積。第三，帶寬和能耗是影響通信速率和距離的關(guān)鍵問(wèn)題，所以UWOC系統的器件應具有高能效和高帶寬的特點(diǎn)。對于UWOC系統的實(shí)際應用來(lái)說(shuō)，發(fā)射和接收設備的優(yōu)化設計是實(shí)現遠距離、高速系統的關(guān)鍵技術(shù)之一。因此，在文章中對發(fā)射器和接收器的改善技術(shù)進(jìn)行了詳細的總結。

圖5. UWOC系統發(fā)射機的研究進(jìn)展總結，展示了不同光源類(lèi)型的調制帶寬、傳輸數據速率和距離、覆蓋面積等內容。

  在發(fā)射器方面，LD和LED作為最常用的發(fā)射器，根據不同的應用環(huán)境，各有優(yōu)勢。LED適用于低成本、短距離、中等數據速率的UWOC系統。而LD在長(cháng)距離、高速的UWOC系統中發(fā)揮著(zhù)重要作用。同時(shí)，垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)、超輻射發(fā)光二極管(SLD)和micro-LED由于其高調制帶寬等優(yōu)良特性也被應用于UWOC系統中。與LED相比，micro-LED因此尺效應具有更高的調制帶寬。而SLD具有高功率、快速響應和寬頻譜的特點(diǎn)，它結合了LED和LD的優(yōu)點(diǎn)。它們都是UWOC發(fā)展中很有前途的選擇。此外，為了進(jìn)一步提高系統性能，還利用了多項關(guān)鍵技術(shù)。注入光鎖定和光反饋技術(shù)有利于提高基于LD的UWOC系統的調制帶寬。均衡技術(shù)通過(guò)補償信道的傳輸特性，能夠有效提高基于LED的UWOC系統容量。在提高系統覆蓋面積方面，光束縮小/擴大器和陣列制造器件都是有效的解決方案。在接收機方面，詳細討論了探測器的類(lèi)型和特性以及噪聲的分類(lèi)。常用的探測器有光電倍增管(PMT)、光電探測器包括PIN光電二極管(PIN PDs)和雪崩光電二極管(APDs)、其它單光子檢測器例如單光子雪崩二極管(SPADs)和多像素光子計數器(MPPCs)等。其中，PMT和MPPC的靈敏度較高，因而價(jià)格和器件復雜度也較高，其次是APD、PIN PD。MPPC和PMT更適合于低發(fā)射功率、長(cháng)通信距離的深海UWOC系統;而APD和PIN PD則更適合于高速、強光信號的UWOC系統。在UWOC系統的發(fā)展趨勢中，研究高靈敏度、低噪聲的探測器是主要研究方向，同時(shí)一些具有特殊應用功能的探測器也需要關(guān)注，例如太陽(yáng)能電池板和深紫外光探測器等。

  3、應用于復雜水下信道的先進(jìn)調制方式

  眾所周知，與自由空間光通信相比，水下光通信傳輸通道更加復雜。為了提高UWOC的性能，除了優(yōu)化設計發(fā)射和接收設備外，具有高頻譜效率的調制技術(shù)也引起了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的極大興趣和關(guān)注。因此，文章中對應用于UWOC系統中的常用調制方式進(jìn)行了總結。OOK(開(kāi)關(guān)鍵控)、PPM(脈沖位置調制)和PAM(脈沖幅度調制)由于實(shí)現簡(jiǎn)單，是UWOC中常用的調制方式。OOK是最簡(jiǎn)單的調制方式，但在水下環(huán)境中也最容易受到干擾。PPM的平均功率小于OOK，但PPM存在帶寬效率低的缺點(diǎn)。與PPM相比，PAM的帶寬效率更高，但會(huì )犧牲其功率效率。此外，復雜度較高的先進(jìn)調制方式可以進(jìn)一步提高系統傳輸容量。OFDM(正交頻分復用)和DMT(離散多音)等多載波調制方式可以有效降低碼間干擾和信道衰落。但DMT和OFDM調制的主要缺點(diǎn)是PAPR(峰值平均功率比)較高，可能會(huì )導致信號的非線(xiàn)性失真。與OFDM相比，CAP(無(wú)載波幅度相位)調制的PAPR較低，但CAP調制要求收發(fā)器具有IQ分離和整形濾波的功能，因此實(shí)現較復雜。OAM(軌道角動(dòng)量)調制作為一種新興的調制技術(shù)，它利用OAM光束具有螺旋或扭曲結構，具有多個(gè)正交態(tài)數的特性，通過(guò)空間上的多路復用，可有效提升UWOC系統的通信容量。但OAM波束本身在復雜的水下環(huán)境中，容易受到影響。以上這些調制方式都已經(jīng)在UWOC系統中得到了應用，并取得了令人滿(mǎn)意的性能。新型調制方式的研究和多路復用技術(shù)的應用已成為提高UWOC系統信道容量的發(fā)展趨勢。

圖6. 不同調制方式原理示意圖: (a) OOK, PPM, PAM; (b) CAP。(圖(b)引用自文獻“N. Chi, M. Shi, Advanced modulation formats for underwater visible light communications [Invited], Chinese Optics Letters 16 (2018) 120603.”)

  量子通信是一種新興的通信方式，它也可以作為傳輸安全密鑰的手段。水下量子密鑰分配(QKD)在絕對安全的水下通信中具有潛在的應用前景。QKD允許遠程雙方建立安全密鑰，利用單光子或糾纏光子來(lái)實(shí)現密鑰分配，其安全性是基于量子態(tài)的基本物理特性，而不是依靠傳統的密碼學(xué)，因而可以有效避免被俘獲或破解。近年來(lái)，已經(jīng)有許多關(guān)于水下QKD的研究進(jìn)展。上海交通大學(xué)團隊率先證明了光子偏振量子態(tài)和量子糾纏在海水中傳播后可以很好地保有量子特性，證實(shí)了水下量子通信的可行性。單光子量子態(tài)傳輸的實(shí)驗系統如圖7所示，利用具有脈沖模式的激光器產(chǎn)生單光子源，然后利用偏振分光器將單光子編碼在6個(gè)基本極化初態(tài)上。編碼后的單光子在海水中傳輸后，采用量子態(tài)層析成像法重建輸出態(tài)的密度矩陣。實(shí)驗結果表明不同海水樣本的每個(gè)入射基本初態(tài)的保真度都高達98%以上。而其他研究團隊也通過(guò)理論或者實(shí)驗進(jìn)一步證明了水下量子通信的可行性。在未來(lái)，從衛星到潛水器的遠距離空海量子通信也有望實(shí)現。

圖7. 單光子量子態(tài)傳輸實(shí)驗系統示意圖。(圖引用自文獻“L. Ji, J. Gao, A.-L. Yang, Z. Feng, X.-F. Lin, Z.-G. Li, X.-M. Jin, Towards quantum communications in free-space seawater, Optics Express 25 (2017) 19795-19806.”)

  四、展望

  盡管UWOC已經(jīng)取得了很大進(jìn)展，但水下環(huán)境的復雜性仍然給UWOC帶來(lái)了許多挑戰。

  (1)實(shí)現可靠的遠距離高速數據傳輸是UWOC系統面臨的挑戰之一。通信距離短是制約UWOC發(fā)展的主要障礙之一，其根源在于光信號在水下存在嚴重的吸收和散射。因此，亟需研究大功率、藍綠光區域帶寬高的光源器件;以及高響應速度、高靈敏度、低噪聲、和大視場(chǎng)角的光電探測器，以滿(mǎn)足遠距離和高速通信的需要。此外，先進(jìn)調制技術(shù)的改進(jìn)也有望延長(cháng)水下鏈路的距離，并提高傳輸速率。

  (2)鏈路對準和大范圍覆蓋是決定UWOC系統中數據傳輸質(zhì)量的兩個(gè)重要因素。除了UWOC信道中的障礙物外，傳輸鏈路還容易受到抖動(dòng)效應造成的錯位影響。抖動(dòng)是指由于深度變化、海洋湍流、海面隨機運動(dòng)等原因造成的發(fā)射機和接收機之間的隨機錯位，在復雜的水下環(huán)境中難以避免。如果發(fā)射機的覆蓋范圍有限，而接收機的可接收面積較小，則通信鏈路很容易中斷。因此，開(kāi)發(fā)覆蓋范圍廣的收發(fā)器，或在實(shí)際水下環(huán)境中采用非視線(xiàn)鏈路緩解抖動(dòng)錯位影響是非常重要的。此外，開(kāi)發(fā)智能自適應的UWOC收發(fā)器也是未來(lái)水下通信網(wǎng)絡(luò )的一個(gè)挑戰。

  (3)發(fā)展具有高功率效率和帶寬效率的先進(jìn)調制技術(shù)，以提高系統數據傳輸速率、鏈路距離和穩定性。新穎的調制方案例如采用OAM等新的維度可以有效提升傳輸帶寬。量子通信的利用可以進(jìn)一步提高UWOC的保密性和通信距離。而復用技術(shù)的利用是提高UWOC系統容量的發(fā)展趨勢。此外，隨著(zhù)近年來(lái)深度學(xué)習的普及，許多研究者利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )來(lái)優(yōu)化調制信號的檢測、編碼和解調過(guò)程，有望進(jìn)一步增強UWOC系統的性能穩定性。

  (4)發(fā)展UWOC系統的理論信道模型和進(jìn)行實(shí)際水下實(shí)驗也是一個(gè)很大的挑戰。由于水下環(huán)境具有高壓、寬溫度范圍、海洋生物繁多、海鹽腐蝕和海洋湍流等復雜性，UWOC系統的實(shí)際實(shí)施難度很大，而這些因素也將強烈影響UWOC系統的壽命和性能。因此，收集海洋數據并進(jìn)行合理的建模，在真實(shí)海水中進(jìn)行實(shí)驗是當前需要解決的難點(diǎn)和問(wèn)題。此外，還需要對垂直鏈路和非視線(xiàn) UWOC系統進(jìn)行信道建模和實(shí)驗。目前，UWOC的研究大多集中在水平鏈路和點(diǎn)對點(diǎn)視線(xiàn)鏈路上。垂直鏈路需要考慮折射率隨深度和溫度的變化，以及海洋成分的分層分布，對模型的建立和模擬有更高的要求。而非視線(xiàn) UWOC系統的信道模型和收發(fā)器還需要進(jìn)一步設計和優(yōu)化。

  (5)構建可靠、節能的水下混合傳感器網(wǎng)絡(luò )也是一項重要工作。發(fā)展水下通信技術(shù)的最終目標是構建水下網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現自主水下航行器(AUV)、遙控潛水器(ROV)和水下傳感器節點(diǎn)之間的自由通信。因此，設計一個(gè)具有高效節能、高穩定性等特點(diǎn)的UWOC系統，成功解決遠距離通信、鏈路對準和覆蓋等方面的挑戰，具有重要意義。同時(shí)，能源消耗也是UWOC系統面臨的一大挑戰。由于UWOC系統在實(shí)際應用中大多需要由電池供電，因此能效非常重要。此外，發(fā)展能源自給自足的UWOC系統也是一種有前途的方法，例如應用微生物燃料電池、聲學(xué)壓電能量收集器和太陽(yáng)能電池板等等。但是，對于能量自給型UWOC系統的研究還不夠細致。由于深海中無(wú)法接收到太陽(yáng)能，而其他能量采集技術(shù)也不夠成熟，設備電池的可靠性和功耗效率仍是實(shí)現水下長(cháng)期運行的關(guān)鍵。