中國成功開展星地激光高速通信業務化應用實驗

中國科學院空天信息創新研究院(中科院空天院)6月28日發佈消息說，該院利用自主研制成功的500毫米口徑激光通信地面系統與長光衛星技術股份有限公司所屬一顆“吉林一號”衛星近日順利開展星地激光通信實驗，通信速率達到10Gbps(每秒10G比特)，所獲取的衛星載荷數據質量良好，可滿足高標準業務化應用需求。

　　這次星地激光通信實驗取得成功，標志著中國已實現星地激光高速通信的工程應用，星地通信速率由Gbps邁入10Gbps時代。

　　據中科院空天院激光地面系統技術負責人李亞林高級工程師介紹，當前星地通信主要采用微波技術，但微波頻段資源有限，常用的X頻段僅有375兆赫(MHz)，近年來開始應用的Ka頻段也隻有1.5吉赫(GHz)，難以滿足星地海量數據傳輸需求。與微波相比，激光頻譜資源極其豐富，帶寬可達數百吉赫。

　　他形象科普稱，“如果將頻段比作道路，那麼X頻段是單車道，Ka頻段是四車道，而激光可容納成百甚至上千車道。利用激光通信每秒可傳輸1部高清電影，相較於現有的微波通信速率高出1-2個量級(十倍到近千倍)”。

　　同時，由於激光的發散角很小，能量高度集中，這樣激光地面系統接收到的功率密度高，所以衛星能夠“輕裝上陣”，以遠小於微波通信載荷的體積、重量和功耗實現超高速率的通信。此外，激光具有很強的抗電磁幹擾能力，用激光作為載波進行數據的發射與接收，還能顯著提高星地通信的安全性。

　　李亞林指出，星地激光通信雖然特色優勢明顯，但技術難度高，為此，中科院空天院聯合中科院光電技術研究所、北京融為科技有限公司，先後突破大氣信道預測及任務規劃調度、激光信號的快速捕獲建鏈和自適應光學校正、復雜大氣條件下的無誤碼傳輸等一系列關鍵技術，在本次星地激光通信實驗中按照業務化應用標準，成功完成星地協同任務規劃，激光信號雙向捕獲、穩定建鏈、自適應光學校正，基帶信號高速解調譯碼，通信數據實時解析、誤碼重傳、斷點續傳、記錄輸出等業務流程，實現在非穩態信道下的星地激光高速、高可靠通信。

　　中科院院士、中科院空天院院長吳一戎表示，目前，中國遙感衛星探測獲取海量數據無法及時落地的問題十分突出，嚴重影響衛星應用效能發揮。中科院空天院在充分利用現有微波地面站的基礎上，積極佈局國傢衛星激光通信地面站網，“激光+微波”組合運行模式將有望徹底解決中國星地通信瓶頸問題，可為中國經濟社會高質量發展和社會公共需求提供更好的技術支撐和服務。