盤點(diǎn)通信領(lǐng)域一些有趣的電子世界記錄

世界紀(jì)錄挑戰(zhàn)者是一個(gè)家庭式產(chǎn)業(yè)，他們完全專注于世界紀(jì)錄的個(gè)人或機(jī)構(gòu)。以電影《金剛》為例。它以一些想要以最快的時(shí)間擊敗原始的金剛街機(jī)的人為特色。更晦澀難懂的是貓騎滑板最長(zhǎng)的次數(shù)，用小提琴向后騎自行車，以及臉上的蝸牛數(shù)量。你甚至還有 Ashrita “Mr. Versatility” Furman，他是擁有最多世界紀(jì)錄的人——目前超過 700 項(xiàng)。

這些都是有趣的新奇事物，令人心潮澎湃。然而，一些世界紀(jì)錄展示了人類成就的巔峰，我說的是電子世界。在正在進(jìn)行的系列文章中，我希望闡明其中的許多成就。其目的是用我們作為工程師所取得的成就來激勵(lì)、教育和（也許）讓人們感到驚訝。

在第一個(gè)這樣的展示中，我想看看地球和外星（而不是羅斯威爾類型）的通信。

最高帶寬NICT

NICT 通過 31 英里的光纖網(wǎng)絡(luò)以 402 Tb/s 的速度傳輸數(shù)據(jù)。

阿斯頓大學(xué)和美國(guó)國(guó)家信息與通信技術(shù)研究所 （NICT） 創(chuàng)下了最高數(shù)據(jù)吞吐量的記錄。2024 年 6 月，該團(tuán)隊(duì)通過 31 英里的光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，速度達(dá)到 402 Tb/s。這覆蓋了 37.6 THz（1,281.2 nm 至 1,649.9 nm）的帶寬，使用了標(biāo)準(zhǔn)光纖低損耗窗口的所有傳輸帶 （OESCLU）。

NICT 的系統(tǒng)部署了先進(jìn)的放大技術(shù)和多達(dá) 1,505 個(gè)通道的寬帶密集波分復(fù)用 （DWDM） 信號(hào)。為了實(shí)現(xiàn)高數(shù)據(jù)速率，他們使用了雙極化正交幅度調(diào)制 （DP-QAM），每個(gè)星座多達(dá) 256 個(gè)符號(hào)。

最長(zhǎng)的激光傳輸美國(guó)宇航局/噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室-加州理工學(xué)院

美國(guó)宇航局的 DSOC 從地球向 2.9 億英里外的 Psyche 宇宙飛船發(fā)送了一束激光。

2024 年 7 月 29 日，NASA 還創(chuàng)下了最遠(yuǎn)距離激光通信的記錄。其深空光通信 （DSOC） 技術(shù)將激光信號(hào)從地球傳輸?shù)?2.9 億英里外的 Psyche 宇宙飛船。然而，由于長(zhǎng)途旅行的信號(hào)丟失，這種情況發(fā)生在低速時(shí)。2024 年 6 月 24 日，它在傳輸超過 2.4 億英里的激光信號(hào)時(shí)保持了 6.25 Mb/s 的下行鏈路和 8.3 Mb/s 的峰值。

量子傳輸距離國(guó)家醫(yī)學(xué)圖書館Terra Quantum 在 1,060 英里的距離內(nèi)傳輸量子密鑰。

Terra Quantum 保持著超過 1060 英里的最長(zhǎng)量子密鑰分發(fā) （QKD） 的世界紀(jì)錄。該公司沒有提及遠(yuǎn)距離傳輸了多少量子密鑰。他們使用標(biāo)準(zhǔn)光纖和光放大器，利用傳輸線上的多光子狀態(tài)，在長(zhǎng)距離上增強(qiáng)信號(hào)。Terra Quantum 還在發(fā)送方和接收方站點(diǎn)部署了量子解密和編碼硬件。該技術(shù)與現(xiàn)有的電信基礎(chǔ)設(shè)施兼容，因?yàn)樗恍枰厥獾牧孔又欣^器。

這超過了 Terra Quantum 之前在 2023 年使用光纖電纜行駛 1,032 公里的記錄。當(dāng)時(shí)，該公司以每秒 34 比特的速度傳輸數(shù)據(jù)，打破了之前每秒 0.0034 比特的記錄。

最遠(yuǎn)距離的每日新紀(jì)錄美國(guó)宇航局/噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室-加州理工學(xué)院美國(guó)宇航局的旅行者 1 號(hào)航天器每天都創(chuàng)下最長(zhǎng)通信距離的新紀(jì)錄。

兩個(gè) Voyager 探測(cè)器仍在穿越太空，創(chuàng)造了最長(zhǎng)通信距離的新紀(jì)錄。信號(hào)需要 22.5 小時(shí)才能到達(dá)旅行者 1 號(hào)，因?yàn)樘綔y(cè)器距離地球 167.34 天文單位（156 億英里）。與此同時(shí)，旅行者 2 號(hào)距離地球 140.32 天文單位（130 億英里）。信號(hào)需要 18.5 小時(shí)才能到達(dá)探頭。

最長(zhǎng)的 Wi-Fi 傳輸Scigola/Pixabay

Ermanno Pietrosemli 使用 Wi-Fi 802.11 標(biāo)準(zhǔn)在相距 237 英里的兩座山之間發(fā)送信號(hào)。

2007 年，Ermanno Pietrosemli 使用 802.11 標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)造了最長(zhǎng)的 Wi-Fi 信號(hào)傳輸記錄。它在委內(nèi)瑞拉的兩座山之間行駛了 237 英里，在傳輸過程中達(dá)到了 3 Mb/s 的吞吐量。

2025 年 2 月，摩爾斯微公司使用 HaLow 技術(shù)創(chuàng)下了記錄，以 2 Mb/s 的速度在約書亞樹國(guó)家公園傳輸信號(hào)超過 10 英里。該公司使用了 MM6108-EKH01 評(píng)估套件，該套件具有 Raspberry Pi 4 和 MM6108-MF08651 Wi-Fi HaLow 參考模塊。該套件通過 1 dBi 低增益偶極子天線輸出 21 dBm。

最長(zhǎng)的 LoRaWAN 傳輸物聯(lián)網(wǎng)LoRaWAN 跟蹤器安裝在一艘漁船上，浮標(biāo)將消息傳輸?shù)轿挥诩幽抢簫u的網(wǎng)關(guān)。

2023 年 9 月，作為 Custodian 項(xiàng)目的一部分，LoRaWAN 消息傳輸?shù)淖铋L(zhǎng)距離設(shè)定為 830 英里。意法半導(dǎo)體的 LoRaWAN STEVAL-STRKT01 跟蹤器被放置在一艘漁船上，塞辛布拉海岸附近的浮標(biāo)向加那利群島的一個(gè)網(wǎng)關(guān)發(fā)送消息。他們?cè)诤Ｆ矫孢M(jìn)行了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，以減少與海拔相關(guān)的變量。

最大的無(wú)線數(shù)據(jù)速度IEEE的UCL 在 5 到 150 GHz 上以 938 Gb/s 的速度傳輸數(shù)據(jù)。

2024 年 10 月，UCL 工程師創(chuàng)造了無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸速度的新紀(jì)錄，達(dá)到了 938 Gb/s。通過將高速電子設(shè)備與毫米波光子學(xué)相結(jié)合，他們的系統(tǒng)在 5 至 150 GHz 的前所未有的頻率范圍內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)，大大超越了標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線系統(tǒng)。這一突破提高了帶寬，減少了擁塞，并實(shí)現(xiàn)了更快、更可靠的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。

最快的地球到軌道衛(wèi)星數(shù)據(jù)傳輸美國(guó)宇航局/Dave RyanNASA 的 TBIRD 系統(tǒng)創(chuàng)造了從地球軌道衛(wèi)星到地面站的最快數(shù)據(jù)傳輸?shù)男掠涗洝?/span>

NASA 的 TBIRD（TeraByte InfraRed Delivery）搭載探路者技術(shù)演示器 3 （PTD-3），保持著從地球軌道衛(wèi)星到地面站的最快數(shù)據(jù)傳輸記錄。

2023 年 6 月，TBIRD 在 200 Gb/s 數(shù)據(jù)下行鏈路上，在 5 分鐘內(nèi)下行傳輸了 4.8 TB 的無(wú)差錯(cuò)數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)使用紅外激光進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并具有自動(dòng)重復(fù)請(qǐng)求 （ARQ） 協(xié)議的專門版本，可在大氣層中實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)的激光通信。這是一項(xiàng)重大成就，因?yàn)樗峁┑臄?shù)據(jù)速率比地球上最好的互聯(lián)網(wǎng)快 100 倍，比衛(wèi)星通信的射頻鏈路快 1,000 倍。

基于光學(xué)芯片的最快數(shù)據(jù)速度Corcoran 等人，N. Comms.，2020 年，CC By-SA

微梳芯片產(chǎn)生彩虹光，可在標(biāo)準(zhǔn)光纖中實(shí)現(xiàn) 40 Tb/s 的傳輸。

2020 年，來自莫納什大學(xué)、斯威本大學(xué)和皇家墨爾本理工大學(xué)的研究人員使用光學(xué)芯片實(shí)現(xiàn)了最快的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)速度，達(dá)到 44.2 Tb/s。該團(tuán)隊(duì)沒有使用實(shí)驗(yàn)室，而是在真實(shí)的通信基礎(chǔ)設(shè)施中對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了負(fù)載測(cè)試。

他們首次在 RMIT 墨爾本市校區(qū)和莫納什大學(xué)克萊頓校區(qū)之間 47.59 英里的暗光纖范圍內(nèi)安裝了微梳（80 激光器的替代設(shè)備）。微梳就像一道由數(shù)百臺(tái)高質(zhì)量紅外激光器組成的彩虹。一臺(tái)激光器用作獨(dú)立的通信通道。該團(tuán)隊(duì)通過單個(gè)通道傳輸峰值數(shù)據(jù)，在 4 THz 帶寬上復(fù)制最大 Internet 流量。