EEJournal

专题文章
现在就订阅

美国国防部高级研究计划局(DARPA)资助空间激光器,将非宗派互联网通信带到外太空

你注意到近地轨道(LEO)越来越拥挤了吗?几家公司正在开发覆盖全球的卫星网络,为地球表面的每一平方英寸提供互联网接入。埃隆·马斯克的SpaceX和Starlink可能是最引人注目的企业,但这场竞争中的其他参与者包括亚马逊的Project Kuiper、SpaceLink、Viasat和Telesat。一方面,多家公司竞相在各地传播基于互联网的通信将是非常方便的。另一方面,有一个兼容性的问题正在浮出水面。所有这些公司都在开发自己的通信卫星星座网络,很明显,每个星座内的卫星将相互通信,以最大限度地减少网络延迟。很明显,这些卫星之间的连接将基于光通信。换句话说,就是空间激光。

目前提出的担忧之一是缺乏卫星间光通信的标准协议。当然,至少在下一次光通信堆栈升级之前,一个供应商星座内的卫星可能能够与其他卫星通信,但目前还没有允许不同供应商的卫星相互通信的标准协议。但这不是一个好主意吗?

一个认为兼容性是个好主意的组织是美国政府机构的最新化身,它发起了整个互联网的事情。那就是DARPA,即美国国防高级研究计划局。DARPA的前身ARPA (DARPA减去“D”代表“防御”,因为在当时,“D”是无声的)在1966年资助了阿帕网(Internet的前身)的开发。阿帕网是我们获得分组交换、分布式网络控制和TCP/IP协议的地方,这些都是当今互联网的基础技术。

DARPA试图避免我们在20世纪70年代和80年代遇到的网络情况,当时许多计算机公司开发了相互不兼容的网络协议。数字设备公司(DEC)拥有DECnet。IBM有SNA(系统网络体系结构),并使用令牌环协议。像AT&T这样的电话运营商使用ISDN。据报道,ISDN的意思是“综合服务数字网络”、“我现在看到美元了”或“我仍然不知道”,这取决于你的角度。datpoint公司推出了ARCNET(附加资源计算机网络)。通用汽车使用令牌总线网络协议已经有一段时间了。然后,施乐帕洛阿尔托研究中心开发了以太网,非常成功,施乐完全退出了计算机业务。

DARPA不希望历史在太空中重演,在那里没有人能听到你的尖叫,所以该机构有一个新项目,旨在让一些组织应对这种情况。该项目的名称是天基自适应通信节点计划,缩写为space -BACN,当然,发音为“太空培根”,不要与常规的BACN混淆,BACN是美国空军的战场机载通信节点。看,我们已经在尽量减少混乱了。

根据DARPA网站,空间- bacn计划“旨在创建一种低成本、可重构的光通信终端,适应大多数星间光学链路标准,在不同的卫星星座之间转换。”

目前看来,DARPA并没有试图制定一个标准的卫星间网络标准。这可能是一个非常好的想法,因为这些都是早期阶段,实验仍在进行中。相反,DARPA似乎想为卫星开发一种通用光学调制解调器,可以很容易地适应一系列协议。

Space-BACN第0期已经完成,开发了建筑设计。由三个“技术领域”组成的第一阶段目前正在进行中。技术领域1 (TA1)旨在开发一种灵活、低swapc(尺寸、重量、功率、成本)的光学孔径或光学头,负责指向捕获、目标跟踪以及光学发射和接收功能。这里有激光。DAPRA为TA1选择的三家公司是CACI、MBRYONICS和Mynaric。

TA2的目标是开发一种可重构的光学调制解调器,在单波长光下支持100 Gbps的数据速率。TA2电子设备通过光纤连接到TA1空间激光器。darpa选择的TA2参与者包括II-VI航空航天与国防、亚利桑那州立大学和英特尔联邦有限责任公司。

TA3将“确定支持跨星座光学卫星间链路通信所需的关键指挥和控制元素,并开发Space-BACN与商业合作伙伴星座之间接口所需的方案。”参与TA3的公司是卫星星座供应商:太空探索技术公司(SpaceX)、Telesat、SpaceLink、Viasat和亚马逊子公司柯伊伯政府解决方案公司。

TA2需要开发几种功能,我与代表英特尔可编程解决方案集团的首席技术官(CTO)英特尔办公室的高级总监Jose Alvarez讨论了这些需求。这是英特尔内部负责fpga的小组。Alvarez解释说,英特尔正在研究光学调制解调器的电子部分,这将需要强大的DSP能力来实现调制解调器的FEC(前向纠错)算法,并补偿对光的多普勒效应。毕竟,轨道卫星的移动速度足以使相对论效应变得明显。在可预见的未来,这些DSP功能很可能是基于FPGA实现的,至少在有足够的经验将算法编制成标准之前是这样。

此外,英特尔还聘请了来自组装测试技术开发(ATTD)部门的技术人员和来自英特尔实验室的研究人员。为了在TA2中发挥作用,英特尔计划开发三个新的芯片,这些芯片将使用英特尔的EMIB(嵌入式多模互连桥)和AIB(高级接口总线)封装技术集成到MCP(多芯片封装)设备中。EMIB和AIB技术是经过商业验证的英特尔封装技术,该公司多年来一直用于制造其最先进的处理器和fpga。这些封装技术最广泛的应用是该公司的Ponte Vecchio设备,该设备将47个活动芯片组合到一个包中,以创建用于高性能计算(又名超级计算机)的GPGPU。

计划中的三个小片段包括:

  • 采用英特尔3处理器实现的DSP/FEC芯片,这是目前英特尔最先进的数字处理节点。
  • 数据转换器、光跨阻放大器(TIA)和驱动芯片,使用英特尔16处理节点实现,其中包括可用于模拟射频信号处理的RF finfet、高速数据转换器、TIA和驱动器。
  • 基于塔半导体光子工艺技术的光子IC (PIC)芯片,可实现低损耗波导和光纤蚀刻v槽机械接口。

英特尔已经开始了TA2计划的第一阶段,从三个芯片的设计开始,他们正在与其他参与者合作,在每个其他技术领域中全面定义系统组件之间的接口。第一阶段将持续14个月,并以初步设计评审结束。在第一阶段结束后,DARPA将从前两个技术领域选择第一阶段参与者参加为期18个月的第二阶段项目,在第一阶段工作的基础上开发工程设计单元。所有这些工作有望在未来几年产生可互操作的卫星星座。

留下回复

有特色的博客
2023年1月11日
寄生电容的影响是关注高频PCB设计的主要原因。寄生电容是由于在电路中放置得太近而在两个元件之间积聚电荷而形成的。这种意想不到的电容可能是t…
2023年1月10日
ChatGPT会发展到能够写出C.S. Lewis写的《纳尼亚传奇》这样的作品吗?
2023年1月10日
回归计划为那些结束职业中期休息的人创造了就业机会;探索我们为工程师和计算机科学家提供的RIYA回国计划。《向前和向上:回归计划如何提供新的职业机会》一文首次出现在《来自S…
2023年1月9日
Calibre在Kubernetes上运行,而大多数Calibre半制造作业仍然在使用... ...的本地计算集群上运行

有特色的视频

基于软件的自检作为处理单元的安全机制

Synopsys对此

了解Synopsys ARC软件测试库如何帮助您在动力和区域预算范围内进行高性能安全关键型汽车设计。

了解更多

特色粉笔谈话亚博里的电子竞技

超越SOT23:小型包装的未来

逮老鼠的电子产品而且Nexperia

在整个电子工程领域有一个大趋势,那就是把我们推向越来越小的元件和印刷电路板。在本集粉笔谈话中,来自Nexperia亚博里的电子竞技的Tom Wolf和Amelia Dalton探索了SOT23较小包装尺寸的好处。他们会研究这种SMD的新封装尺寸如何降低您的BOM,减少您的板空间等等。

点击这里了解更多有关Nexperia SOT23表面贴装封装产品的信息

Baidu