中国首次实现星地激光通信超高速数据传输——100Gbps！

近日，据国内外媒体报道，中国在卫星对地激光通信方面取得了突破性进展，并为6G以及包括超高分辨率遥感和下一代卫星定位技术在内的其他应用，铺平道路。

长光卫星技术股份有限公司（下称“长光卫星”）通过自主研制的车载激光通信地面站，与“吉林一号”平台02A02星星载激光终端，成功开展了首次星地激光100Gbps超高速高分辨遥感影像传输试验。

克服重重障碍，实现新的速度
该项试验，是长光卫星继星地10Gbps、星间100Gbps激光数传试验成功后的又一项重大突破。过去两年，公司攻克了大气信道补偿技术等多项关键技术，解决了大气湍流引起的信号畸变等关键难题，终于打通星地超远距离、高灵敏度的相干激光通信链路。

长光公司激光通信技术负责人王行行强调说，虽然星链已经开发出了卫星间激光（星间）通信，但还没有实现从卫星到地面（星地）的激光通信。我们认为他们可能拥有这项技术，但我们已经开始大规模部署。实际上，这项新技术有望提高效率，为未来的应用铺平道路，同时包括6G互联网和改进的遥感能力。

星地激光通信示意图

王行行补充说：公司计划在吉林一号星座的所有卫星上部署这些激光通信装置，以提高它们的效率，目标是到2027年将300颗卫星联网。目前，公司已开发出一种紧凑型激光通信终端，大小与背包差不多，能够在卫星之间传输数据并将数据传回地球。该终端已集成到2023年6月发射的一颗卫星的有效载荷中。

该系统的一个独特之处，是安装在飞行器上的地面站可以重新定位，以避开恶劣天气和湍流，即使在恶劣条件下也能进行可靠的数据传输。报告指出，还将在中国各地建立多个接收站，以提高遥感图像数据采集的效率。

太空竞赛
激光通信的工作原理，是将信息编码到光波的振荡中，这种方法可以实现更快、更高效的传输。而激光卫星通信是一种利用卫星的光学技术，它的发展有望大幅提高数据传输的速度。与目前用于全球通信的传统无线电频率不同，激光信号或看不见的光信号能够以更高的速度传输信息。

2024年2月，星链的星间激光链路创下每天4200万GB的新纪录

外媒认为，中国在太空激光技术方面取得的这一进展，是全球太空竞赛中的一项重大进展，可能会对未来的技术和通信产生重大影响。近年来，激光通信领域取得了显著成就。2022年，麻省理工学院实现了100Gbps激光传输，取得了突破性进展。随后，同样由麻省理工学院开发的美国宇航局TeraByte InfraRed Delivery（TBIRD）系统在2023年创造了200Gbps的新纪录。

TBIRD有效载荷非常小，只有纸巾盒大小，但由于依靠激光通信，它可以传输大量数据。美国宇航局位于加州的喷气推进实验室是这项技术的接收站。目前，美国航天局的太空任务主要使用无线电技术，激光通信被认为是一种很有前途的解决方案。

由于美国国家航空航天局的目标是在月球上执行长期任务，并最终前往火星，因此更高效的通信系统，将是成功运行和收集科学数据的关键。现在，中国在开发高速激光通信技术方面也取得了良好进展，这些技术既可用于空间到地面的数据传输，也可用于卫星间的数据传输。

2023年10月，中国团队实现了10Gbps的传输速率。目前，已经实现的星地之间100Gbps的传输速度，相当于在1秒钟内传输10部完整长度的电影。这一成功将改善北京的卫星通信基础设施，特别是在导航、6G互联网和遥感等领域。

长光卫星的研发团队克服了许多技术挑战。尽管存在这些障碍，中国的最新成就巩固了其在竞争激烈的全球空间技术竞赛中的地位，为未来太空通信和卫星基础设施的进步铺平了道路。

新技术未来可期
截至2024年11月，吉林一号星座有117颗卫星在轨道上运行，使其成为世界上最大的亚米级商业遥感卫星星座。凭借捕捉超高分辨率图像的能力，该星座的能力得到了显著增强。

通过100Gbps卫星到地面激光通信传输的图像：吉林一号02A02卫星拍摄的卡塔尔多哈

当前，长光卫星已经开发出制造高分辨率光学遥感卫星的能力，并掌握了卫星对地和卫星间链路的100Gbps激光通信。这些进步使高速激光数据传输网络的建设成为可能，为中国遥感卫星网络开辟了重大机遇。

与现有的遥感卫星相比，超高分辨率卫星产生的数据量将增加数倍。超高速激光通信技术的突破大大提高了数据传输效率，为海量遥感图像的快速中继提供了强有力的支持。而公司开发的紧凑型激光通信终端，不仅加强了中国在全球太空竞赛中的地位，同时也大大增强了中国的卫星基础设施能力。

由吉林一号拍摄的北京紫禁城超高分辨率光学遥感图像

与此同时，长光卫星还联合北京邮电大学等单位，成功验证并突破了模式分集接收技术，进一步保障了激光信号传输的稳定性和可用性。该技术为海量遥感图像的快速回传提供了坚实的技术支撑，对于推动中国超高分辨率遥感卫星星座的组网建设有重要意义，同时，在未来通信卫星建设领域也有关键且广泛的应用。

王行行表示，这些技术进步为部署和高效运行下一代遥感星座奠定了基础。遥感数据快速落地不仅可以更好服务灾害监测、国防安全、智慧城市、环境保护等领域，它们还将为将遥感数据应用扩展到更广泛的消费者用例铺平道路。

此外，超高速激光通信技术可以为中国综合卫星互联网系统的建设做出贡献。该系统旨在消除卫星用户和地面网络之间数据中继的瓶颈，提供更宽的带宽和更高的数据传输速率。这些进步将支持从5G NTN（非地面网络）到6G卫星互联网的发展。