据日经新闻报道,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)最快将在2021年度内开始运用在人造卫星间通信中采用光通信。光通信的数据传输速度是电波通信的7倍以上,接近目前的高速通信标准5G。

 

日本将在太空采用光通信,附赠光通信知识科普大全

 

JAXA将开始运用的光通信系统“LUCAS”能把与地面相对静止的同步卫星和环绕地球周围、拍摄各种情况的地球观测卫星连接起来,在同步卫星上安装主要接收光信号的装置后,即可在地球观测卫星上安装传输光的装置,以此交换信息。

 

采用该系统时卫星间的通信速度为每秒1.8GB,接近目前手机5G的速度(每秒2-4GB)。通过同步卫星中转,可以将地球观测卫星拍摄的森林和田野等图像传回地球。

 

今天小松带你们科普光通信的相关知识。

 

什么是光通信?

 

光通信就是使用光,向对方传输信息的技术。

 

日本将在太空采用光通信,附赠光通信知识科普大全

 

光通信的基本结构

 

我们身边的电脑和手机,通过电信号“0和1”发送信息。光通信是由将电信号转换成光信号的“发送机”、将光信号转换成电信号的“接收机”,以及传输光的回路“光纤”构成。

 

日本将在太空采用光通信,附赠光通信知识科普大全

 

 

光纤分类

 

 

光纤做为光通信传输介质,又分为多模光纤和单模光纤。

 

  • 多模光纤:传输多种模式,但模间色散比较大,限制了传输数字信号的频率,而且随传输距离的增加这种限制会更加严重。因此多模光纤传输的距离比较近,一般只有几公里。

     

  • 单模光纤:纤径很小,理论上只能传输一个模式,适用于远程通信。

 

日本将在太空采用光通信,附赠光通信知识科普大全

 

光通信的优点

 

 

1)传输距离长,经济节能

 

假设1秒钟内要传输10Gb的信息(100亿个信号),如果使用电通信的话,每隔100米就要调整一次信号。与此相比,使用光通信的话,需要调整间隔可为100千米以上。调整信号的次数越少,所使用的机器数量也越少,因此具有经济节能的效果。

 

日本将在太空采用光通信,附赠光通信知识科普大全

 

比如说,现在和国外的朋友通话或上网聊天时,感觉与在国内通话没什么两样。不像以前那样声音会滞后。在只有电通信的时代,一次能传输的距离短而且传输的信息量少,国际间的通信主要通过人造卫星作为中继传输。

 

但是,使用光通信的话,一次性传输的距离长而且传输的信息量多,因此,通过使用铺设在海底的光纤光缆,就能实现与海外自然畅通的通信。(电波和光的速度相同。但是,由于经由卫星的话传输路径会变长,信号到达较慢。海底电缆的距离短很多,所以信号会更快达到。)

 

日本将在太空采用光通信,附赠光通信知识科普大全

 

 

2)一次性传输海量信息

 

大量用户可以同时接收需要的信息(电影或新闻等)。在1秒钟内,电通信最多只能传输10Gb(100亿个0和1信号)的信息,与此相比,光通信最多可以传输1Tb(1万亿个0和1信号)的信息。

 

日本将在太空采用光通信,附赠光通信知识科普大全

 

 

3)通信速度快

 

电通信会因电噪声出现错误,导致通信速度下降。但是,光通信不会受到噪声的影响,因此可快速传输信号。

 

日本将在太空采用光通信,附赠光通信知识科普大全

光传输装置

 

光通信网的关键部位装有光传输装置。这个装置发挥着许多作用,并且安装了各种部件。

 

 

日本将在太空采用光通信,附赠光通信知识科普大全

(长得跟书架似的,装的满满的)

 

1. 转换(发送信号)

 

将接收的电信号转换成光信号。

 

日本将在太空采用光通信,附赠光通信知识科普大全

 

 

2.复用

 

复用多个信号同时发送。

 

日本将在太空采用光通信,附赠光通信知识科普大全

 

 

3.中继

 

传输过程中,信号的波形和强度发生劣化,因此需要将波形复原到原信号那样整齐的波形,加大光强。如果波形劣化严重,就需要暂时将光信号转换成电信号,波形错误修正后,重新转换成光信号进行传输。

 

日本将在太空采用光通信,附赠光通信知识科普大全

 

 

4.转向

 

根据信号的去向,光开关切换光信号的传输方向。

 

日本将在太空采用光通信,附赠光通信知识科普大全

 

 

5.解复用

 

将复用的信号分解成原来的单独信号。

 

日本将在太空采用光通信,附赠光通信知识科普大全

 

 

6.转换(接收信号)

 

将接收的光信号转换成电信号。

 

日本将在太空采用光通信,附赠光通信知识科普大全

 

光网络的应用

 

光纤遍布全世界,我们在各种场合都能获得高质量的服务。可以说我们的生活已经离不开光网络了,它的存在,让我们的生活变得更加舒适便捷。

 

日本将在太空采用光通信,附赠光通信知识科普大全

日本将在太空采用光通信,附赠光通信知识科普大全

日本将在太空采用光通信,附赠光通信知识科普大全

日本将在太空采用光通信,附赠光通信知识科普大全