Что случилось? NASA и партнеры агентства установили новый рекорд: на оптической линии связи космос-земля между спутником на орбите и планетой удалось достичь пропускной способности в 200 Гбит/с, что вдвое больше установленного годом ранее рекорда в 100 Гбит/с. Такой результат был обеспечен выведенной на орбиту системой беспроводной лазерной связи TBIRD.
TBIRD может отправить на Землю несколько терабайт тестовых данных за один шестиминутный проход над наземной станцией. Один терабайт – это примерно 500 часов видео высокого разрешения.
Технология. FSO-технология (Free Space Optics) – оптика свободного пространства или атмосферная оптическая связь – это способ беспроводной передачи данных в атмосфере, космическом пространстве, вакууме посредством излучения в инфракрасном или видимом диапазоне длин волн и его последующим детектированием приемным устройством. Лазерная связь устанавливается между двумя объектами – это соединение типа «точка-точка», а передать можно все что угодно – текст, изображение, звук.
Короче… FSO-технология – это беспроводная передача данных посредством модулированного излучения в инфракрасной части спектра между двумя точками в пространстве.
А как раньше? Сам принцип беспроводной оптической связи не нов. «Предком» FSO-технологии можно назвать систему сигнальных костров – это простой и доступный способ сообщения в отсутствие других средств связи. «Прототипом» устройств, в основе которых лежит FSO-технология, стал сконструированный в 1880-ом году Александром Беллом фотофон, с помощью которого удалось передать звуки голоса посредством световых лучей. Новый – и ключевой – этап развития FSO-технологии начался с создания в 1960-ом году американским физиком Теодором Майманом лазера. В России первая экспериментальная телевизионная линия связи с модуляцией лазерного излучения была организована в 1964 году на базе разработанного коллективом НИИ Газоразрядных приборов лазера ЛГ–24М в Рязани. Именно лазерная связь лежит в основе современных оптических беспроводных систем.
Аналоги. Главными «конкурентами» беспроводной оптической связи сегодня выступают оптоволоконная связь, в основе которой лежит передача данных через оптическое волокно с сердечником из стекла и пластика, и радиорелейная связь – передача данных посредством свободно распространяющихся в пространстве радиоволн.
Кто? Первые статьи о FSO в относительно современном ее понимании были опубликованы в Берлине в 1968 году доктором философии Эрхардом Кубе, который неформально считается отцом-теоретиком технологии.
Источники:
- Dr. Erhard Kube, “Information transmission by light beams through the atmosphere,” Nachrichtentechnik journal, vol. 6, p. 201-207, June 1968
- In Keun Son, Shiwen Mao, “A survey of free space optical networks, Digital Communications and Networks”, Volume 3, Issue 2, 2017, Pages 67-77
- Aditi Malik, Preeti Singh, “Free Space Optics: Current Applications and Future Challenges”, International Journal of Optics, vol. 2015, Article ID 945483, 7 pages, 2015
- «FSO на «последней (и не только) миле». Практические результаты // ПЕРВАЯ МИЛЯ 1/2009 // Кузнецов С.Н., Огнев Б.И., Поляков С.Ю.
Цитата
«Только представьте себе мощь инструментов космической науки, когда они могут быть спроектированы так, чтобы в полной мере использовать преимущества скорости и чувствительности детекторов, способствуя тому, что искусственный интеллект может делать с огромными объемами данных. Лазерная связь – это недостающее звено, которое позволит совершить научные открытия будущего»
Бет Кир, руководитель миссии TBIRD в Центре космических полетов имени Годдарда, NASA
+ Главные преимущества технологии – высокая скорость, гарантированная безопасность передачи данных, отсутствие необходимости лицензирования, работа в режиме радиомолчания и устойчивость к электромагнитным помехам.
- Применение технологии ограничено условиями окружающей среды. Поскольку условием установки связи выступает прямая видимость, такие погодные факторы как туман и снег могут оказать влияние на эффективность и надежность связи.
= Совокупность преимуществ и ограничений технологии формирует понятную область ее применения. Во-первых, FSO нужна там, где другие системы связи установить сложно или невозможно ввиду наличия естественных природных препятствий, исторических объектов, ж/д путей и др. Во-вторых, FSO наиболее эффективна для передачи больших объемов данных на небольшие расстояния, что дает ей широкие возможности в обеспечении связи, например, базовых станций 5G, 6G. В-третьих, FSO находит применение в космическом пространстве – там, где влияние условий окружающей среды практически отсутствует, но есть необходимость обеспечивать канал связи с высокой пропускной способностью на огромные расстояния.
Составила Олеся Загорская
«НОЗС»
