索尼CSL和日本宇航機構成功演示光通訊數(shù)據傳輸 為平流層和外太空互聯(lián)網服務奠定技術基礎

    索尼計算機科學實驗室（總裁兼首席執(zhí)行官： 北野宏明，下稱：索尼CSL）和日本國立研究開發(fā)法人宇宙航空研究開發(fā)機構（理事長:山川宏/下稱JAXA）成功進行了一項演示實驗，即在模擬的低質量和易出錯的通訊環(huán)境中完整傳輸一個數(shù)據文件。在嚴峻而復雜的環(huán)境中完成數(shù)據傳輸是未來平流層和近地軌道光通訊的關鍵，索尼CSL和JAXA已經為這項技術的商業(yè)化奠定了技術基礎。該實驗是JAXA的“太空創(chuàng)新合作伙伴計劃”（J-SPARC）*1的一部分。

    為了使自由空間光通訊能夠更好應用于平流層和更遠的極端高度，通訊設備必須小型、節(jié)能，且能夠實現(xiàn)高速傳輸。此外，通訊設備之間的長距離意味著其方向的任何變化都可能導致發(fā)送設備的激光信號不能被接收設備穩(wěn)定接收。信號噪聲也可能出現(xiàn)在環(huán)境和接收設備中，導致信號編碼錯誤。鑒此，標準互聯(lián)網協(xié)議套件 (TCP/IP) 無法在此類環(huán)境中確保設備之間的穩(wěn)定通訊鏈路。

    索尼CSL和JAXA的合作旨在建立低軌道衛(wèi)星和無人機之間基于光通訊的互聯(lián)網服務，從而實現(xiàn)平流層的通訊。雙方模擬出一個建立在千兆以太網線路上的、具有自由空間光通訊誤碼率的實驗環(huán)境。在這種低質量的環(huán)境下，普通互聯(lián)網通訊無法完成。但實驗數(shù)據卻以446 Mbps*2的速度，完整無損地被成功傳輸。這一結果表明，自由空間的光通訊也有可能實現(xiàn)類似于地面互聯(lián)網服務的高質量和高速通訊。

    此次通訊采用結合了索尼CSL的前向糾錯（FEC）*3和JAXA的延遲/中斷容忍網絡（DTN）*4的信號處理方法，前者基于索尼通過藍光等光學技術不斷演進發(fā)展的激光讀取技術。

    這次成功的演示實驗，意味著平流層或近地軌道點對點光學互聯(lián)網服務可以實現(xiàn)高速、高帶寬和低能耗。這將是未來通訊服務新的商業(yè)發(fā)展機會，例如安裝在低地球軌道衛(wèi)星群上的小型光通訊終端*5，或用于平流層通訊的無人機。

    索尼CSL和JAXA計劃還將繼續(xù)共同研發(fā)，以實現(xiàn)高質量的太空通訊服務。

    1：J-SPARC太空創(chuàng)新合作伙伴計劃旨在連接JAXA和有志于太空業(yè)務的私營企業(yè)，獲得雙方商業(yè)化承諾，共同研究業(yè)務概念，促進外向型技術開發(fā)和示范。https://aerospacebiz.jaxa.jp/solution/j-sparc/

    2：與TCP相比，該實驗是在偽隨機錯誤環(huán)境下進行的。9.77E-4的誤碼率是假設在有輕微的光信號的長距離高速互聯(lián)網通訊。

    3：索尼CSL的自由空間光通訊以太網糾錯技術目前正在由空間數(shù)據系統(tǒng)協(xié)商委員會（CCSDS）作為實驗指標進行考察。此外，它采用了與國際空間站小型光鏈路（SOLISS）系統(tǒng)相同的基礎技術，該系統(tǒng)在2020年3月成功演示了低地球軌道和地面站之間的雙向通訊。https://www.sonycsl.co.jp/press/prs20200423/

    4：延遲/中斷容忍網絡是一種可共同互操作的網絡技術，當TCP/IP由于通訊問題（延遲和/或中斷）而無法工作時，可以用來進行互聯(lián)網通訊。JAXA為ISO標準（ISO 21323和ISO 21080）的規(guī)格做出了貢獻。

    5：一個通過連接大量低地球軌道衛(wèi)星提供新優(yōu)勢的衛(wèi)星系統(tǒng)。