Прорыв открывает возможности высокоскоростной беспроводной связи в любом месте

В мире, где все зависит от высокоскоростного Интернета и бесперебойной связи, отсутствие надежного оптоволоконного соединения может стать серьезным препятствием. К счастью, современная технология, известная как оптическая связь в свободном пространстве, FSO, предлагает гибкое решение для развертывания высокоскоростной беспроводной связи в местах, где оптоволоконные соединения недоступны.

FSO привлекает внимание своей универсальностью в различных масштабах эксплуатации. На глобальном уровне она играет решающую роль в создании проектов высокоскоростного спутникового Интернета, таких как Starlink, обеспечивая глобальную связь. На наземном уровне, особенно в маловысотных сценариях, FSO является привлекательным вариантом для организации соединений «последней мили», восстановления после стихийных бедствий и военной связи.

Миниатюрная система FSO

Исследователи из Нанкинского университета (NJU) разработали миниатюрную систему FSO, которая обещает произвести революцию в области высокоскоростной беспроводной связи. Как сообщается в золотом журнале с открытым доступом Advanced Photonics Nexus (APNexus), эта замечательная система достигла поразительной пропускной способности в 9,16 гигабайт в секунду (Гбит/с) на линии связи длиной 1 км. Отличительной особенностью системы является то, что для достижения столь высокой производительности FSO используются легкодоступные коммерческие модули волоконно-оптических приемопередатчиков (без необходимости оптического усиления).

Основу этой миниатюрной FSO-системы составляет пара FSO-устройств. Каждое устройство FSO имеет компактные размеры — 45 см × 40 см × 35 см, массу 9,5 кг и потребляемую мощность около 10 Вт. В состав каждого из них входят оптический приемопередающий модуль, устройство сбора, наведения и сопровождения (APT) и управляющая электроника, которые надежно закрыты в корпусе для работы в защищенных условиях на открытом воздухе. Устройство APT отличается низкодифракционной оптической конструкцией и высокоэффективной 4-ступенчатой системой управления с замкнутым контуром обратной связи.

Благодаря интеграции нескольких датчиков и сложным алгоритмам система FSO демонстрирует потрясающие возможности слежения, позволяя автоматически, быстро и с высокой точностью осуществлять захват и точное слежение всего за 10 минут. Благодаря такой точности ошибка слежения не превышает 3 микрорадиан (мкрад), что обеспечивает низкие средние потери в линии связи — всего 13,7 децибел (дБ) на участке длиной 1 км. Такая точность также исключает необходимость в оптическом усилении. Примечательно, что система FSO позволяет достичь двунаправленной скорости передачи данных в среднем 9,27 Гбит/с на участке длиной 1 км, используя только коммерческие модули приемопередатчиков.

По словам Женды Кси (Zhenda Xie), профессора Школы электронных наук и инженерии NJU и соответствующего автора статьи в APNexus, «эта работа подчеркивает потенциал достижения FSO с помощью коммерчески доступных модулей волоконно-оптических приемопередатчиков». Кси отмечает, что эффективное расстояние в 1 км может быть увеличено; его команда также протестировала оптические линии связи на расстоянии до 4 км, где средние потери увеличились до 18 дБ — вероятно, из-за туманной среды тестирования. „При улучшении погодных условий и оптического усиления можно ожидать увеличения дальности FSO“, — заключает Кси.

Последствия этого достижения очень глубоки. Миниатюрная FSO открывает возможности для высокоскоростной беспроводной связи практически в любом месте, обеспечивая возможность подключения даже в самых сложных условиях. В перспективе эти устройства будут играть ключевую роль в будущем FSO-сетей, предлагая конфигурации «plug-and-play», позволяющие создавать высокоскоростные FSO-каналы за считанные минуты. Эти инновации удовлетворяют растущую потребность в высокоскоростных решениях беспроводной связи, развертываемых в полевых условиях, и устраняют разрыв в возможностях связи в мире, где оставаться на связи как никогда важно.

17.10.2023