美研发高安全性红外激光通讯系统 可避免被窃听

时间:2015-01-29 15:59来源:未知作者:yeyan 点击:
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摘要:据美国探索频道报道,如何在不被人窃听情况下传输信息一直是军方面临的挑战,红外激光通讯可以解决这个问题。目前,美国俄亥俄州莱特-帕特森空军基地的空军研究实验室正与阿肯色州费耶特维尔的空间光子学(SpacePhotonics)公司合作,研发一种名为“自由空间光学通讯”的红外激光系统。这种激光通讯携带的信息量超过Wi-Fi等其他无线信号并且安全性更高。

关键字:激光,激光通讯系统,自由空间光学通讯

  红外激光通讯即自由空间光学通信(FSO),是指采用激光器生成的光束,通过空气从一台设备到另一台设备发送宽带数据、语音和视频。这一技术可以视为与通过光纤电缆实现的光通信有线传输同等的光通信无线传输技术。这种通讯能有效的解决通讯量和信息安全的问题。其应用范围已从军用和航天逐渐迈入民用领域,其技术本身也在不断完善中。

 

  自由空间光学通信系统是以大气作为传输媒质来进行光信号的传送的。只要在收发两个端机之间存在无遮挡的视距路径和足够的光发射功率,通信就可以进行。

 

  自由空间光学通讯系统所用的基本技术是光电转换。在点对点传输的情况下,每一端都设有光发射机和光接收机,可以实现全双工的通信。光发射机的光源受到电信号的调制,并通过作为天线的光学望远镜,将光信号经过大气信道传送到接收端的望远镜。高灵敏度的光接收机,将望远镜收到的光信号再转换成电信号。


  据美国探索频道报道,如何在不被人窃听情况下传输信息一直是军方面临的挑战,红外激光通讯可以解决这个问题。目前,美国俄亥俄州莱特-帕特森空军基地的空军研究实验室正与阿肯色州费耶特维尔的空间光子学(SpacePhotonics)公司合作,研发一种名为“自由空间光学通讯”的红外激光系统。这种激光通讯携带的信息量超过Wi-Fi等其他无线信号并且安全性更高。

 

  红外激光通讯之所以具有较高的安全性要归功于这种激光的特性。红外激光束很窄,敌方无法窃听,除非他们正处在传输线路上。这与无线电波形成鲜明对比,后者会在传输点附近产生“波瓣”,让黑客窃听成为一种可能。如果一个人设法进入激光束的传输线路,而后试图进行“搭线窃听”,激光束将中断,这种中断会立即提醒发送者可能有人在线路上试图进行窃听。由于激光系统以“瞄准线”方式工作,发送者可以确定是否有人试图截取信息,而后重新进行发射。

 

美军正在研发名为“自由空间光学通讯”的红外激光系统。这一系统将成为军方通讯的未来

  美军正在研发名为“自由空间光学通讯”的红外激光系统。这一系统将成为军方通讯的未来

 

  空间光子学公司首席工程师特里-蒂德维尔表示:“它的安全性是与生俱来的。”最近,这家公司签署一项协议,负责将他们研发的技术商业化,而后出售给国防部。除了具有较高的安全性外,激光通讯还可以将大量信息塞入很窄的光束。Wi-Fi每秒的信息传输量可达到数兆位,相比之下,红外激光束携带的数据量可达到Wi-Fi的数千倍。

 

  除了空间光子学公司外,其他一些公司也在为军方研发激光通讯系统,其中包括ITTExelis公司。ITTExelis公司先进系统和革新部门负责人加里-塔兰蒂诺表示,他们拿下一项价值700万美元的合约,为海军研发一种船对岸通讯系统。他说:“我们正在设计这种激光通讯系统,希望能够在自动操作和天电干扰修正方面实现最优化。”截至2013年末,ITTExelis的激光通讯系统有望浮出水面,如果只建造一座通讯站,通讯距离大约可达到12英里(约合19公里)。

 

  空基激光通讯的概念于上世纪70年代首次提出,这项技术成本很高。光纤电缆大约在同一时期开始广泛使用,这种电缆成本比普通电缆低,传输距离更远。空基激光束的传输距离通常为几公里,如果是在高空飞行的飞机之间,距离可达到120英里(约合193公里)。随着成本更低的半导体激光器技术的不断发展,成本开始下降。与此同时,智能手机、笔记本电脑和平板电脑等电子设备的兴起也提高了对更大数据容量的需求。

 

  在民用市场,很多公司借助光缆提高手机信号塔的容量,以便让电缆网络携带更多数据。在战场上,铺设光缆显然不是一种符合实际的做法。与平民一样,美国军方发现他们也需要传输大量数据,因此重新将目光聚焦激光通讯。2000年代中期,阿富汗巴格拉姆空军基地安装了固定的小规模系统。

 

  激光通讯拥有大量优势,但也存在一系列问题,其中一个问题就是激光束的瞄准。早期的系统使用大型接收器,或者让激光束弥散,在到达接收点时达到几英尺宽。现在采取的方式是将接收器的光学装置与万向支架结合在一起。空间光子学公司通过改变镜头的方向,让激光束始终击中接收器——允许万向支架让接收器旋转,基本上完成对准工作,光学装置完成余下工作。ITTExelis公司采取的方式主要依赖于万向支架。

 

  2010年,AOptix公司为空军验证了一种采用适应性光学仪器的系统,这种方式借鉴了望远镜的设计,用以确保激光束传输和接收质量。1.5微米波长的激光束能够高效传输,但潮湿的空气和浓雾会降低信号的传输范围。AOptix公司将他们的系统与无线电频率发射机结合在一起,作为备用系统。没有一项技术是完美的,随着追踪系统和信号处理系统的性能不断提高,激光通讯技术也将不断发展。塔兰蒂诺说:“新一代的技术正不断走向成熟。”
 

  自由空间光学通讯 - 特点
 
  速率高
 
  自由空间光通信与微波技术相比,它具有调制速率高、频带宽、不占用频谱资源等特点。
 
  灵活度高
 
  与有线和光纤通信相比,它具有机动灵活、对市政建设影响较小、运行成本低、易于推广等优点。它可以直接架设在屋顶,由空中传送。既不需申请频率执照,也没有敷设管道挖掘马路的问题。使用点对点的系统,在确定发收两点之间视线不受阻挡的通道之后,一般可在数小时之内安装完毕,投入运行。在考虑到当地气象的条件以后,光无线系统一般可得到99.9%的可用性。如果采用其他系统构成主备用,甚至可达到99.999%电信级的可用性要求。
 
  价格低廉
 
  自由空间光学通讯可以在一定程度弥补光纤和微波的不足。它的容量与光纤相近,但价格却低得多。
 
  运行便利
 
  自由空间光学通讯对运行的协议透明,通信网络常用的SDH、ATM、ip等都能通过。
 
  升级便利
 
  自由空间光学通讯可组成点对点、星形、和网格形结构的网络,易于扩容升级,只需稍作接口的变动就能改变容量。
 
【激光网激光门户网综合报道】( 责任编辑:huahua )
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