Mô phỏng vệ tinh hoạt động trên quỹ đạo Trái Đất. Ảnh: All about industries
Starlink, dịch vụ Internet vệ tinh của SpaceX, hoạt động từ độ cao 550 km phía trên Trái Đất với tốc độ tối đa thường chỉ đạt vài Mbps. Thách thức chính trong truyền dữ liệu bằng laser từ vệ tinh là nhiễu loạn khí quyển, làm méo mó và suy yếu tín hiệu. Theo Interesting Engineering, để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu phát triển phương pháp mới gọi là "AO-MDR synergy". Kỹ thuật này kết hợp quang học thích ứng (AO) để làm sắc nét ánh sáng bị méo và tiếp nhận đa dạng chế độ (MDR) để thu thập tín hiệu phân tán.
Đây là kết quả nghiên cứu của giáo sư Wu Jian của Đại học Bưu chính Viễn thông Bắc Kinh và Liu Chao ở Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc. Những nỗ lực trước đây tìm cách giải quyết vấn đề thông qua sử dụng riêng rẽ kỹ thuật như AO và MDR. Trong nghiên cứu mới, Wu và Liu đề xuất kết hợp AO - MDR. Nhóm nghiên cứu cho biết phương pháp của họ thành công trong việc tránh giảm chất lượng liên lạc, ngay cả công suất tín hiệu rất thấp. Họ đã thử nghiệm phương pháp tại đài quan sát Lijiang ở tây nam Trung Quốc.
Sử dụng kính viễn vọng 1,8 mét, các nhà nghiên cứu tập trung vào một vệ tinh bay ở độ cao 36.705 km phía trên bề mặt Trái Đất. Kính viễn vọng này trang bị cụm công nghệ cao gồm 357 gương nhỏ có thể điều khiển riêng lẻ. Những gương nhỏ này là một phần của hệ thống quang học thích ứng. Mục đích của chúng là chủ động điều chỉnh và sửa chữa ánh sáng laser truyền đến bị méo do nhiễu loạn khí quyển.
Sau khi được sửa chữa bởi gương nhỏ, ánh sáng được xử lý để trích xuất dữ liệu đáng tin cậy nhất. Sau đó, ánh sáng đi vào một sợi quang đa chế độ, chia thành 8 kênh chế độ cơ bản bằng bộ chuyển đổi đa mặt phẳng (MPLC). Bước tiếp theo là xác định kênh nào trong số này mang tín hiệu mạnh và đáng tin cậy nhất. Đây là lúc thuật toán "chọn đường" phát huy tác dụng. Thuật toán phân tích cường độ và chất lượng tín hiệu của từng kênh theo thời gian thực. Sau đó, nó xác định 3 tín hiệu mạnh và nhất quán nhất trong số 8 kênh đó.
Kết quả là các nhà nghiên cứu thấy cường độ tín hiệu gia tăng đáng kể. Theo họ, cường độ tín hiệu gia tăng không phải ngẫu nhiên mà được xác nhận nhiều lần thông qua "kiểm định bằng thử nghiệm". Một lợi ích chủ chốt của phương pháp mới là giảm lỗi trong quá trình truyền dữ liệu, được phản ánh trực tiếp qua tỷ lệ tín hiệu có thể sử dụng tăng từ 72% lên 91,1%.
Cải tiến trên rất quan trọng đối với việc truyền dữ liệu giá trị cao, trong đó ngay cả lỗi rất nhỏ cũng có thể gây hậu quả lớn. Ví dụ, trong truyền tải phim HD, tỷ lệ tín hiệu có thể sử dụng cao hơn đồng nghĩa với ít khung hình bị rơi, ít hiện tượng pixel hóa và trải nghiệm xem mượt mà hơn. Liên lạc tần số vô tuyến tiêu chuẩn đang đạt tới giới hạn băng thông. Ngược lại, liên lạc bằng laser cung cấp băng thông rộng hơn nhiều để truyền dữ liệu nhanh chóng và hiệu quả, mang lại lợi ích như tải xuống nhanh hơn và phát trực tuyến liền mạch với độ nét cao.
An Khang (Theo Interesting Engineering)
