2 Тбит/с "по воздуху": Япония приблизила спутниковый интернет на лазерах

Японский Национальный институт информационных и коммуникационных технологий NICT объявил о первой в мире успешной демонстрации оптической связи в свободном пространстве со скоростью 2 Тбит/с на малогабаритных терминалах, которые можно устанавливать на спутники и высотные платформы HAPS. В NICT подчёркивают, что это приближает практическое внедрение не наземных сетей NTN для Beyond 5G/6G.

Эксперимент провели в формате горизонтального оптического канала между двумя портативными терминалами собственной разработки NICT: высокопроизводительным FX (Full Transceiver), установленным в штаб-квартире NICT в Коганэе (Токио), и упрощённым ST (Simple Transponder), размещённым на испытательной площадке в Тёфу (Токио) на расстоянии 7,4 км. Условия были заведомо сложными: городская среда и атмосферная турбулентность, из-за которой лазерный луч нестабилен. Несмотря на это, удалось удерживать стабильную суммарную скорость 2 Тбит/с за счёт WDM-передачи по 5 каналам по 400 Гбит/с каждый. По словам NICT, раньше терабитные демонстрации в основном опирались на крупное стационарное лабораторное оборудование, а в Азии о скоростях выше терабитного уровня не сообщалось — максимум упоминался на уровне около 100 Гбит/с.

Эксперимент NICT по горизонтальному распространению сигнала на расстояние 7,4 км со скоростью 2 Тбит/с. Терминал ST использовался в качестве передатчика, а терминал FX — в качестве приемника. Терминалы обменивались псевдослучайными двоичными последовательностями (PRBS) для оценки качества линии связи. Скорость передачи 2 Тбит/с эквивалентна отправке примерно 10 полноразмерных фильмов 4K UHD в секунду (NICT)

Отдельный акцент исследователи делают на том, что эти терминалы проектировались под интеграцию в микроспутники, включая CubeSat, с жёсткими ограничениями по габаритам, массе и энергопотреблению. Для этого в NICT сочетали разработку собственных компонентов, доработку коммерческих узлов и активное переиспользование готовых решений из смежных сфер. В частности, упоминаются телескоп порядка 9 см, соответствующий требованиям по оптическому качеству для космической среды, миниатюризированное зеркало точного наведения, рассчитанное на работу с мощным лазером в вакууме, а также высокоскоростные оптические трансиверы из дата-центров, встроенные в модемы.

Чтобы терминалы работали не только на стенде, но и в подвижной реальности спутников и HAPS, NICT внедрил высокоточную схему наведения с грубым захватом и точным сопровождением цели, а также собственную технологию Beam Divergence Control, которая динамически меняет расходимость луча в зависимости от условий линии связи. Архитектура терминалов предусматривает выбор роли (ST или FX) и типа модема (на 10 или 100 Гбит/с), а также адаптивную настройку под текущие условия канала за счёт внутренних функций регулировки.

Дальнейшие планы у NICT уже расписаны по годам. В институте хотят продолжить миниатюризацию под формат 6U CubeSat, а в 2026 году провести демонстрацию оптической связи до 10 Гбит/с между низкоорбитальным спутником на высоте примерно 600 км и наземной станцией, а затем в 2027 году — между спутником и HAPS. Параллельно готовится CubeSat-миссия на 2026 год: в ней собираются проверить на орбите бескарданный FX-терминал CubeSOTA в связке с модемом 10 Гбит/с. При этом NICT признаёт, что кубсат пока не может вместить по мощности и объёму модем уровня 2 Тбит/с, поэтому работы по уменьшению и «закалке» многотерабитных модемов под космическую среду продолжаются, а цель на горизонте ближайших 10 лет — вывести оптические линии связи в многотерабитный диапазон между спутниками, HAPS и наземной инфраструктурой.