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揭秘美国新型太空激光通信装置

2020.03.27 来源: 浏览:0次

不久前,美国国家局宣布,该机构利用新型通信装置成功从国际空间站向地球传送高清晰度视频,这段175兆比特的视频名为 你好,世界 ,仅用 .5秒就完成传送,数据传输速率达到目前通用的太空通信方式 无线电波通信的10倍到1000倍。

激光无线通信技术源于 烽火台

我国光通信与光网络专家、华中科技大学刘德明教授表示,此次美国国家航空航天局采用的是一种光无线通信技术。光无线通信并不神秘,其历史可以追溯到中国的远古时期的 烽火台 ,人们利用在山头上一站一站接力点燃 烽火 的方式,将千里之外的边关战事信息传至内地。二十世纪六十年代激光发明之后,人们开始研究利用激光来进行光无线通信。

据介绍,光无线通信是光通信的两种方式之一,光通信的另一种方式是人们熟知的光纤通信。与传统的以电波作为载波的电通信不同,光通信是以光波作为载波的一种通信方式,也就是将数据信号调制到光载波上进行传输。由于数据传输速率与通信的载波频率成正比,而光波的频率是常规电波的数千倍,所以光通信的数据传输速率可以是电通信的数千倍。因此,对于高清晰度视频传输这样的业务应用,光通信无疑具有十分显著的优越性,例如,美国这段175兆比特的视频仅用 .5秒就完成传送,若采用传统下行链路方式,则需要10多分钟时间。

刘德明说: 此次美国国家航空航天局的新型激光通信实验,就是在三个方面取得了重要技术突破:一是空地激光通信的距离达到了400公里;二是解决了高速运动的空间站(时速约2.8万公里)与地面接收站之间的的高精度瞄准、跟踪和定位;三是在减小激光通信系统的体积、重量和能耗方面取得重大进展。

据介绍,我国在光无线通信与国外先进水平的差距并不大。例如,我国已经实现了地面激光水平传输距离10公里,这与美国空地激光通信400公里技术相当,因为空地垂直传输大气层也就是10公里左右,另外的 90公里基本上可以看成为太空传输,衰耗很小。不过我国在光无线通信系统的高精度瞄准、跟踪和定位方面的研究水平和美国尚有差距。

光无线通信在地面上应用会受阻

虽然光无线通信在太空中可以畅通无阻,但在日常生活中,却并不常见。

刘德明表示,这是因为太空中没有空气,呈近乎 真空 状态,导致光在太空中几乎不衰减,其传输距离可以达到几千公里甚至几万公里。但在地面,无线通信的信号通道是大气空间,而光的大气衰减很大,且受环境影响极为严重,所以地面上的应用受到很大制约。

刘德明说: 例如,在晴朗天气里,光的传输距离可以达到数十公里,而在雾霾天气,光的传输距离大概几米。另外,大气空间对于光无线通信的信号传输性能也有很大影响,致使数据传输速率只能达到几十到几百兆比特,无法与光纤通信相比拟。在一些无法铺设通信光缆的特殊应用场合,例如海岛之间的通信、城市大楼之间的通信、野外应急通信等,光无线通信倒是可以起到光纤通信所无法替代的作用。

   
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