速率超百G！我國星地激光通信業(yè)務(wù)化應(yīng)用實驗取得新進(jìn)展

記者從中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院（空天院）獲悉，近日，該院成功開展超百G星地激光通信業(yè)務(wù)化應(yīng)用實驗，通信速率達(dá)到120Gbps（千兆比特每秒）。實驗結(jié)果表明，通信鏈路穩(wěn)定、下傳數(shù)據(jù)質(zhì)量優(yōu)良，這是該團(tuán)隊繼2023年10Gbps、2025年60Gbps之后取得的又一新突破，標(biāo)志著我國星地激光通信業(yè)務(wù)化應(yīng)用能力邁上一個新臺階。

塔縣激光地面站

本次實驗利用空天院塔縣激光地面站自主研制的500毫米口徑星地激光通信系統(tǒng)與中科衛(wèi)星AIRSAT-02衛(wèi)星，在衛(wèi)星硬件沒有任何變化的情況下，通過衛(wèi)星在軌軟件重構(gòu)，充分挖掘利用激光通信載荷的硬件潛能，將衛(wèi)星激光通信載荷的能力從60Gbps提升至120Gbps。這不僅刷新了國內(nèi)星地激光通信傳輸速率紀(jì)錄，而且解決了超高速星地激光通信鏈路難以快速建立、長時間穩(wěn)定維持和高效可靠傳輸?shù)碾y題。

實驗期間，星地之間成功實現(xiàn)了秒級捕獲建鏈，建鏈成功率超過93%，最大連續(xù)通信時長108秒，獲取數(shù)據(jù)量達(dá)到12.656Tb，并成功處理出高質(zhì)量遙感影像。

據(jù)了解，星地激光通信已成為實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)星地超高速傳輸?shù)淖顑?yōu)解決方案。但受衛(wèi)星平臺微振動、大氣湍流擾動等多重復(fù)雜因素影響，該技術(shù)的應(yīng)用效能面臨諸多關(guān)鍵挑戰(zhàn)，包括高頻實時校正精度不足、超高速信號處理能力有限、非穩(wěn)態(tài)大氣信道高效傳輸難度大等問題。

若將星地激光通信比作在湍急的河流上架橋，10Gbps傳輸相當(dāng)于鋪設(shè)單車道橋梁，結(jié)構(gòu)相對簡單，而120Gbps傳輸則相當(dāng)于建設(shè)多車道高速大橋，不僅要求架設(shè)速度快以實現(xiàn)快速連接，更要在多車道并行下保障極高的通行效率，其工程實現(xiàn)難度呈幾何級增長。對此，科研團(tuán)隊歷經(jīng)多輪技術(shù)研究、反復(fù)實驗驗證與持續(xù)迭代優(yōu)化，成功突破一系列核心技術(shù)瓶頸。

一是讓信號“收得穩(wěn)”。通過優(yōu)化強(qiáng)實時光學(xué)畸變校正算法，精準(zhǔn)抑制大氣湍流引起的高頻擾動，確保了微弱激光信號的穩(wěn)定跟蹤與高效耦合。

二是讓信號“收得對”。深度應(yīng)用信號損傷補(bǔ)償技術(shù)，在數(shù)字域精準(zhǔn)消除高速率信號的非線性畸變，同時通過抗大氣湍流高效率激光通信空口協(xié)議，確保了數(shù)據(jù)的低誤碼率。

三是讓信號“收得快”。改進(jìn)非穩(wěn)態(tài)大氣信道自適應(yīng)傳輸控制策略，有效解決了快衰落信道下的數(shù)據(jù)吞吐瓶頸，最大化利用信道容量，保障了超高速率傳輸效率。

通過一系列關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)與突破，鏈路穩(wěn)定性和通信可用度得以大幅提升，確保了120Gbps星地激光通信實驗順利實施。

實驗獲取的首批SAR遙感影像（AIRSAT-02衛(wèi)星下傳）

參與本次實驗的空天院塔縣激光地面站是我國首個業(yè)務(wù)化運行的星地激光通信地面站，自2024年9月建成以來已承擔(dān)多項業(yè)務(wù)化運行任務(wù)，通信速率與傳輸效率持續(xù)提升。

實驗衛(wèi)星AIRSAT-02于2024年9月成功發(fā)射，2025年1月與塔縣激光地面站成功完成了60Gbps星地激光通信實驗，此后與空天院共同開展了一系列的衛(wèi)星在軌軟件重構(gòu)、星地激光通信實驗以及業(yè)務(wù)化運行驗證工作。

持續(xù)的業(yè)務(wù)化運行驗證表明，星地激光通信已具備承載未來海量空間數(shù)據(jù)下傳所需的核心技術(shù)條件和能力。隨著激光通信地面站網(wǎng)布局的完善、技術(shù)指標(biāo)的迭代升級，星地激光通信將有望徹底突破星地通信速率瓶頸，成為銜接天基信息網(wǎng)絡(luò)和地面光纖網(wǎng)絡(luò)的骨干樞紐，助力構(gòu)建天地一體化融合的空間信息網(wǎng)絡(luò)體系。

原標(biāo)題：《速率超百G！我國星地激光通信業(yè)務(wù)化應(yīng)用實驗取得新進(jìn)展》

欄目主編：戴慧菁 文字編輯：唐夢葭

來源：作者：央視新聞客戶端