Фото: news.mit.edu

С помощью нового спутника, разработанного инженерами из Массачусетского института технологий (МИТ), установлен новый рекорд передачи данных между спутниками и Землей. В системе терабитной передачи в инфракрасном диапазоне волн TeraByte InfraRed Delivery (TBIRD) были использованы лазеры для передачи огромных объемов данных со скоростью до 100 гигабитов в секунду (Гбит/сек).

Эта скорость передачи данных намного выше скорости большинства соединений между небом и землей. К примеру, спутниковый интернет Starlink от SpaceX предлагает клиентам премиумкласса скорость до 500 Мбит/сек. А скорость передачи данных между Землей и Международной космической станцией достигает отметки около 600 Мбит/сек. Это делает систему TBIRD в 200 раз быстрее.

Особенность системы

Главное отличие новой системы состоит в способе передачи данных. В то время как большинство спутников общаются с наземными станциями с помощью радиоволн, система TBIRD использует лазерный свет. Оно может передавать в 1000 раз больше данных за один сеанс. Однако у лазеров тоже есть свои недостатки. Луч лазера намного уже радиоволны и поэтому требует более точного согласования положений между излучателем и приемником. Кроме того, свет может быть искажен атмосферой, и в таком случае данные могут быть утрачены.

Именно с целью решения этих проблем и была разработана система TBIRD. Спутник содержит три основных готовых компонента:

• высокоскоростной оптический модем;
• усилитель оптического сигнала;
• накопитель.

Все это размещено в контейнере размером с коробку для обуви. Для решения проблемы потери данных командой инженеров была разработана новая версия так называемого протокола ARQ (Automatic Repeat Request, автоматический повтор запросов). Этот протокол позволяет приемнику наземной станции извещать передатчик об определенных пакетах данных (кадры), которые передатчик пропустил, чтобы спутник мог легко их повторно передавать.

Что касается выравнивания с согласованием позиционирования, то в системе не используются специальные подвесы для выравнивания лазерных лучей. Предусмотрена специальная система сигнала ошибки, которая выравнивает весь спутник, чтобы луч четко был направлен на приемник. По словам представителей команды разработчиков, это позволяет использовать в системе оптические компоненты меньшего размера.

"Если сигнал исчезает, мы можем повторно передать данные, но если повторная передача данных неэффективна, то есть если мы тратим все время на отправку повторных данных вместо передачи новых данных, мы можем потерять много пропускной способности, – отметил Курт Шиллер, системный инженер TBIRD. – В нашем протоколе ARQ приемник информирует о том, какие кадры он получил правильно, поэтому знает, какие кадры необходимо передавать повторно".

Что дальше?

Команда исследователей, которая занималась проведением миссии быстрой передачи данных с помощью лазерного луча через систему TBIRD, планирует достичь вдвое более высокой скорости.

"В дальнейшем мы планируем протестировать дополнительные возможности системы TBIRD. Мы увеличим скорость до 200 гигабитов в секунду и передадим более 2 терабайт данных (эквивалентно 1000 фильмов в стандарте высокой четкости) за 1/5 времени. Это теоретически возможно", – отметил менеджер программы TBIRD Джейд Ванг.

Подготовил: Сергей Дага