Tasa de datos en sistemas de comunicación de espacio libre óptico

Mynaric es uno de los principales proveedores de terminales láser para comunicaciones en el espacio libre. En una de sus últimas publicaciones que he leído van a aumentar la tasa de datos del último terminal lasercom hasta los 100 Gbps. No se explicó cómo se hará.

En el terminal lasercom, LD es la parte principal si hablamos de tasa de datos. Crea un haz estrecho para transmitir datos a una estación terrestre.

Si la tasa de datos aumenta hasta 100 Gbps, ¿significa que mejorarán las características de LD? ¿Qué usamos para mejorar la velocidad de datos en la comunicación óptica en el espacio libre?

diodo láser LD

¿Qué significa LD?
@NgPh diodo láser
¡Gracias! En su otra pregunta , se vinculó a una tesis doctoral del MIT. ¿Ha leído las discusiones sobre las compensaciones de diseño para diodos láser de alta potencia en esta tesis para ver si tiene respuestas a su pregunta aquí?
@NgPh Gracias por esta pista. Leeré la tesis una vez más. Una pregunta, ¿los sistemas ATP (adquisición, seguimiento y señalización) y PAT (señalización, adquisición y seguimiento) son conceptos diferentes? parece sistemas diferentes [enlace] ( aidic.it/cet/15/46/170.pdf )
En mi opinión, el documento de los chinos al que se vinculó usa dos acrónimos para el mismo concepto funcional. no sé por qué Usar muchos acrónimos solo confunde a los lectores. Al menos a mí no me impresiona, al contrario.

Respuestas (1)

Tienes que fijarte bien en cómo se mide. Uno de los principales contribuyentes a la tasa de datos es la disponibilidad: con los satélites de órbita terrestre baja, es posible que solo tengan unos pocos minutos de oportunidad de enlace descendente cada 90 minutos. Con repetidores, constelaciones y/o redes de estaciones terrestres puedes aumentar esa disponibilidad de enlace descendente hasta en un 100%.

Técnicamente, existe un límite dado por la tecnología de modulación: mientras que la frecuencia de la portadora infrarroja es de alrededor de 200-300 THz, la conmutación del haz suele ser inferior a 40 GHz, aunque existe una conmutación de más de 100 GHz. Puede 'cambiar' la amplitud, cambiar la polarización, cambiar la frecuencia o simplemente encender o apagar la luz, o hacer algo más elegante con múltiples modos superpuestos.

Importa cómo se codifican los datos. En teoría, puede obtener más de 1 bit de información de un solo fotón, por ejemplo, utilizando la modulación de posición de pulso (y codificando información en el tiempo).

Otro factor es la cantidad de código de corrección de errores que necesita (como el código Reed-Solomon). Envía datos redundantes, para la comprobación y corrección de errores. Cuanto más ruidoso sea el canal (es decir, más atmósfera o menos energía utilizada), más corrección de errores necesitará. Eso reduce la tasa de datos. O, por el contrario, aumentar la potencia y el margen del enlace significa que utiliza menos corrección de errores y obtiene una velocidad de datos más alta.

Otro factor es cuántos canales se envían. En teoría, podría enviar múltiples canales a lo largo de la misma ruta, o tener una estación terrestre o satelital con múltiples terminales lasercom.

"unos minutos de oportunidad de enlace descendente cada 90 minutos" es bastante optimista, ya que la Tierra está girando debajo. Necesitarías una órbita muy especial y muchas estaciones terrestres para hacer eso, ¿no?
@uhoh, la suposición implícita es que el satélite mantiene su haz para apuntar a un punto de la Tierra en particular (= seguimiento). Esto es lo que hacen los satélites Stalink de todos modos. Los "pocos minutos" es el tiempo que tarda el satélite en permanecer por encima de un determinado ángulo de elevación de la estación terrestre.
@NgPh Starllinks no tiene huellas de 20 metros. No se puede comparar la radio limitada por difracción con la óptica limitada por difracción.
@uhoh, la escala no es la misma, pero el principio es el mismo: el satélite mantiene un haz fijo cuando vuela sobre el punto con el que quiere comunicarse. Si esto se acepta, tanto las comunicaciones ópticas como las de RF tienen la misma ventana de "oportunidad" de unos pocos minutos (para LEO).
Re. "límite dado por la tecnología de modulación" En los sistemas de comunicación de fibra , una forma de evitar ese problema es la multiplexación por división de onda . (Es decir, envíe múltiples flujos de bits distintos por el mismo físico en diferentes longitudes de onda de luz. IDK si alguna vez se ha hecho en un sistema óptico de espacio libre.
@SolomonSlow ¡De hecho! Y debido a que (esencialmente) el espacio vacío es (esencialmente) lineal mientras que la fibra óptica no lo es del todo, no tiene los problemas de distorsión de intermodulación. Para un sistema de difracción limitada, WDM le permite concentrar más potencia en el mismo haz al superponer varias o varias docenas de salidas de láser en el mismo punto de pocas micras en el plano focal del telescopio (colimador). Cada uno podría contener diferentes flujos de datos (la forma normal en que se usa) o en el borde muy irregular de S/N bajo, podría transportar información redundante para aumentar S/N.
@uhoh Para la órbita terrestre baja, los períodos orbitales suelen ser de alrededor de 90 a 100 minutos. Ng Ph también dio una buena respuesta. Lo mejor que podría esperar sin relevos sería unos minutos en cada órbita, lo que ocurriría, por ejemplo, si su estación terrestre estuviera a la vista de una órbita ecuatorial, o hacia los polos en el caso de una órbita polar. Estos casos son, de hecho, opciones comunes, y esos enlaces descendentes se pueden lograr con una sola estación terrestre. Luego, el uso de enlaces ópticos entre satélites como repetidores mejora significativamente la disponibilidad del enlace descendente.
@Polar_Bear, sí, mi tendencia era hacia las órbitas de inclinación media, siempre que esté dentro de varios grados de 0 ° o 90 °, una sola estación podría hacerlo.
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