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2022-12-02 18:05 |
麻省理工研發(fā)激光衛(wèi)星打破太空數(shù)據(jù)傳輸速度紀(jì)錄
麻省理工學(xué)院工程師開發(fā)的一顆小型衛(wèi)星創(chuàng)造了衛(wèi)星和地球之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)男录o(jì)錄。TeraByte InfraRed Delivery（TBIRD）系統(tǒng)可運(yùn)用激光器以每秒高達(dá)100Gbps的速度傳輸大量數(shù)據(jù)。 `sZ /'R6
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這種數(shù)據(jù)傳輸速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過天空和地面之間的大多數(shù)連接。SpaceX的Starlink衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)為高級(jí)客戶提供高達(dá)500Mbps的速度，甚至國際空間站整體的數(shù)據(jù)傳輸最高速度也在600 Mbps左右，這使得TBIRD的速度提高了200倍。 ojO<sT:by
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關(guān)鍵的區(qū)別在于，大多數(shù)衛(wèi)星通過無線電波與地面站進(jìn)行通信，這很可靠，但相對(duì)較慢。另一方面，TBIRD使用激光，其傳播速度更快，每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量可多出1000倍。不過激光也有自己的障礙 - 光束更窄，需要發(fā)射器和接收器之間更精確的對(duì)準(zhǔn)。而且光線可能被大氣層扭曲，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。所以TBIRD的設(shè)計(jì)是為了克服這些問題。 V Iof4?i
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該衛(wèi)星包含三個(gè)現(xiàn)成的主要部件--一個(gè)高速光調(diào)制解調(diào)器、一個(gè)光信號(hào)放大器和一個(gè)存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)器--全部裝在一個(gè)鞋盒大小的容器中。為了解決數(shù)據(jù)丟失問題，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一個(gè)新版本的所謂的自動(dòng)重復(fù)請(qǐng)求（ARQ）協(xié)議。這允許地面站接收器提醒發(fā)送者它錯(cuò)過了特定數(shù)據(jù)包（幀），因此衛(wèi)星可以重新發(fā)送這些數(shù)據(jù)。 KZn\ iwj
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TBIRD系統(tǒng)工程師Curt Schieler說："如果信號(hào)中斷，可以重新傳輸數(shù)據(jù)，但如果效率不高--意味著你把所有的時(shí)間都花在發(fā)送重復(fù)數(shù)據(jù)而不是新數(shù)據(jù)上--你會(huì)損失大量的吞吐量。有了我們的ARQ協(xié)議，接收器會(huì)告訴[衛(wèi)星]它正確接收了哪些幀，所以[衛(wèi)星]知道哪些幀要重新傳輸。" f fGiNXCM
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至于對(duì)準(zhǔn)問題，TBIRD不需要用萬向節(jié)來指向激光束。相反，它使用一個(gè)定制的誤差信號(hào)系統(tǒng)，調(diào)整整個(gè)衛(wèi)星本身以精確地指向接收器。該團(tuán)隊(duì)說，這使光學(xué)元件得以小型化。在實(shí)現(xiàn)了TBIRD通過激光快速傳輸大量數(shù)據(jù)的最初任務(wù)后，該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在計(jì)劃嘗試將其翻倍。 A7.$soI\
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TBIRD項(xiàng)目經(jīng)理Jade Wang說："接下來，我們計(jì)劃行使TBIRD系統(tǒng)的額外功能，包括將速率提高到每秒200吉比特，使超過2TB的數(shù)據(jù)下行--相當(dāng)于1000部高清電影--在一次5分鐘內(nèi)通過一個(gè)地面站。"
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