Скорость передачи данных в оптических системах космической связи

Mynaric является одним из основных поставщиков лазерных терминалов для связи в открытом космосе. В одной из его последних публикаций, которую я читал, они увеличат скорость передачи данных последнего терминала Lasercom до 100 Гбит/с. Как это будет сделано, не объяснили.

В терминале Lasercom LD является основной частью, если мы говорим о скорости передачи данных. Он создает узкий луч для передачи данных на наземную станцию.

Если скорость передачи данных увеличить до 100 Гбит/с, значит ли это, что улучшатся характеристики LD? Что мы используем для повышения скорости передачи данных в оптической связи в свободном пространстве?

LD- лазерный диод

Что означает ЛД?
@NgPh лазерный диод
Спасибо! В другом вопросе вы ссылаетесь на докторскую диссертацию Массачусетского технологического института. Вы читали обсуждения компромиссов при проектировании мощных лазерных диодов в этой диссертации, чтобы узнать, есть ли здесь ответы на ваш вопрос?
@NgPh Спасибо за эту подсказку. Я прочитаю диссертацию еще раз. Один вопрос: системы ATP (наведение, отслеживание и наведение) и PAT (наведение, сбор и отслеживание) — это разные концепции? кажется разные системы [ссылка] ( aidic.it/cet/15/46/170.pdf )
ИМО, в статье китайцев, на которую вы ссылались, используются две аббревиатуры для одной и той же функциональной концепции. Я не знаю почему. Использование большого количества аббревиатур только сбивает с толку читателей. По крайней мере, меня это не впечатляет, наоборот.

Ответы (1)

Нужно внимательно посмотреть, как он измеряется. Одним из основных факторов, влияющих на скорость передачи данных, является доступность: со спутниками на низкой околоземной орбите у них может быть всего несколько минут возможности нисходящей линии связи каждые 90 минут. С ретрансляторами, созвездиями и/или сетями наземных станций вы можете увеличить доступность нисходящей линии связи до 100%.

Технически существует ограничение, налагаемое технологией модуляции: в то время как несущая частота инфракрасного излучения составляет около 200-300 ТГц, частота переключения луча обычно составляет менее 40 ГГц, хотя существует переключение на 100+ ГГц. Вы можете «переключать» амплитуду, переключать поляризацию, переключать частоту или просто включать или выключать свет или делать что-то более причудливое с несколькими наложенными режимами.

Важно, как кодируются данные. Теоретически вы можете получить более 1 бита информации только от одного фотона, например, используя импульсную позиционную модуляцию (и кодируя информацию во времени).

Другим фактором является то, сколько кода исправления ошибок вам нужно (например, кода Рида-Соломона). Вы отправляете избыточные данные для проверки и исправления ошибок. Чем шумнее канал (т.е. больше атмосферы или меньше потребляемой мощности), тем больше требуется коррекции ошибок. Это снижает скорость передачи данных. Или, наоборот, повышение мощности и запаса связи означает, что вы используете меньшее количество исправлений ошибок и получаете более высокую скорость передачи данных.

Другим фактором является количество отправляемых каналов. Теоретически вы можете отправить несколько каналов по одному и тому же пути или через спутниковую или наземную станцию ​​с несколькими терминалами Lasercom.

«несколько минут возможности нисходящей связи каждые 90 минут» довольно оптимистично, поскольку Земля вращается внизу? Для этого вам понадобится очень особенная орбита и множество наземных станций, не так ли?
@uhoh, неявное предположение состоит в том, что спутник поддерживает свой луч, чтобы указать на конкретную точку Земли (= отслеживание). Во всяком случае, это то, что делают спутники Сталинка. «Несколько минут» — это время, в течение которого спутник остается выше определенного угла места земной станции.
@NgPh Starllinks не имеют следов 20 метров. Вы не можете сравнивать радио с дифракционным ограничением с оптическим с дифракционным ограничением.
@uhoh, масштаб не тот, но принцип тот же: спутник поддерживает фиксированный луч, когда пролетает над точкой, с которой хочет связаться. Если это принято, то и оптическая, и радиочастотная связь имеют одинаковое окно «возможностей» в несколько минут (для LEO).
Ре. «ограничение, определяемое технологией модуляции» В системах оптоволоконной связи одним из способов решения этой проблемы является мультиплексирование с разделением по длине волны . (То есть отправить несколько отдельных битовых потоков по одному и тому же физическому каналу на разных длинах световых волн. IDK, если это когда-либо делалось в оптической системе в свободном пространстве.
@SolomonSlow Действительно! И поскольку (по существу) пустое пространство (по существу) линейно, а оптическое волокно не совсем, у вас нет проблем с интермодуляционными искажениями. Для системы с ограниченной дифракцией WDM позволяет увеличить мощность одного и того же луча за счет перекрытия нескольких или нескольких десятков лазерных выходов в одном и том же пятне в несколько микрон в фокальной плоскости телескопа (коллиматора). Каждый из них может содержать разные потоки данных (обычный способ его использования) или на очень неровном краю низкого отношения сигнал/шум может нести избыточную информацию для увеличения отношения сигнал/шум.
@uhoh Для низкой околоземной орбиты период обращения обычно составляет около 90-100 минут. Нг Пх тоже дал хороший ответ. Лучшее, на что вы можете надеяться без реле, это несколько минут на каждый оборот, что произойдет, например, если ваша наземная станция находится в пределах видимости на экваториальной орбите или в направлении полюсов в случае полярной орбиты. Эти случаи на самом деле являются обычным выбором, и эти нисходящие каналы достижимы только с одной наземной станцией. Затем использование межспутниковых оптических каналов в качестве ретрансляторов значительно повышает доступность нисходящей линии связи.
@Polar_Bear да, я склонялся к орбитам со средним наклонением, если вы находитесь в пределах нескольких градусов от 0 ° или 90 °, одна станция может это сделать.
Скорость передачи данных в оптических системах космической связи
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v