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【科技动向】美国防高级研究计划局“100G”高速无线网络项目最新进展

 Jplvvsllyr54yk 2017-01-06

美国国防部国防高级研究计划局(DARPA)的100G”项目正在稳步推进。该项目旨在发展更稳健的无线通信主干网。项目经理泰德·伍德沃德(Ted Woodward)的说法,本项目“尝试提供传统观念中只有固定设施(如光纤网络)才能拥有的传输能力,并且具备无线系统的灵活移动能力。目前的系统不可能同时获得上述两种能力”;当前手机信号基站和光纤系统只能在短距离内达到1Gbps10Gbps,而本项目的目标是实现在10倍距离上传送10倍的数据量本项目设想包括在1.8万米高空实现超高的数据传送量,且对空可以传送200千米,对地传送100千米。

 

DARPA在“100G”项目中设想的类似“全球鹰”的高空侦察无人机在海洋云层之上,与内陆地面节点以毫米波链路进行高速通信的示意图(DARPA图片)

为实现目标,研究人员需要突破一系列高端的组网技术:

——更高阶的调制技术,从而更有效地使用带宽。伍德沃德表示:“该技术可在最大信噪比条件下获取对数化的容量,可以在给定时间间隔内传送大于1比特的信息”;

——视距空间复用。通过天线数量比例因子调节,使单个信道容量有效增长数倍。

 

DARPA在“100G”项目中提出的该项目成果运用作战概念。一架用户飞机沿长200千米、宽50千米的路径划圈飞行,与距其侧向距离为25千米,且紧密分布在40米×40米小范围内的地面战之间进行高速通信(DARPA图片)

通过上述关键技术,研究人员希望使展开部署的士兵获得的通信能力与通过宽带低延迟光纤网络获得的通信能力不相上下,从而极大地提高真实战场环境下士兵的作战能力;另外,自项目启动之初,研究人员就考虑引入民用市场技术。伍德沃德表示他们已扫描了民用和军用技术基础,发现可以利用民用领域的先进功放和孔径等技术;同时,项目也专门研发无法从现有民用市场获得的先进技术,包括前述高阶调制和空间复用技术,“因为当前的技术水平无法满足需求”。

 

DARPA希望,“100G”的项目成果在进行空-地或空-海通信时的作用距离可达100千米,在进行空-空通信时的作用距离可达200千米(DARPA图片)

在该项目实施中,研究人员也发现了100Gbps无线通信的固有问题。伍德沃德表示必须解决信号丢失和失真问题。因为与光纤通信相比,单位时间内在开放空间远距离无线传输大量数据更困难,因为大气中的水气和扰动可以使无线信号降级。

 

DARPA经过计算,按照项目设想,得出了当通信方位于飞机正下方时,随着飞机飞行高度不同,大气导致的通信损失。图中右侧用于示意的无人机是美国航空环境公司的RQ-11“大乌鸦”小型无人机(DARPA图片)

然而,研究人员仍对项目充满信心,并设想了一系列潜在使用方式。例如:用高带宽无线网传送大量高清视频;或用在需要大量数据通信但没有可用的固定网络设施的地方。

DARPA表示他们正离目标越来越近,且最近的试验产生了十分积极的结果。项目第一阶段已验证了100Gbps网络的可行性。DARPA局长普拉巴卡尔于20164月在国会证词中已表示:“最近的试验包括一组关键部件的演示验证,达到了满足项目最终目标的等级;在这些试验中,DARPA创下了若干毫米波调制和传输纪录”。目前该项目正处于第二阶段,将集成一系列关键技术并形成一种解决方案;第三阶段可能将在2017年启动,将开展飞行试验。

 

在第三阶段将要进行的飞行试验名义示意图。地面通信节点将分布在40米×40米的范围以内,飞机飞行高度将大于1.2万英尺(3660米),图中所使用的飞机图片仍是美国航空环境公司的RQ-11“大乌鸦”小型无人机(DARPA图片)

本条动向的报道原文可参见:http://www./articles/darpa-envisions-100g-infrastructure-for-improved-data-delivery

本条动向的提供者袁成先生此前已为《空天防务观察》提供4篇专栏文章,如下表:

序号

篇名

发表日期

2016

1

美国国防高级研究计划局发展创新的近距空中支援技术

2月29

2

刀尖上的新舞者——美国防高级研究计划局航空航天专项办公室分析

3月11

3

美国防高级研究计划局2015年航空领域科技项目分析

4月27

4

美国防高级研究计划局“小精灵”空中群射/回收无人机项目分析

10月11

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