Nas condições da guerra de informação, o sistema de comunicação militar é o centro nevrálgico do controle do comando e da transmissão de inteligência. Como meio de transmissão, cabos especiais de fibra óptica desempenham um papel vital para garantir a estabilidade da comunicação e melhorar a velocidade da comunicação. Tendo em conta as necessidades especiais dos futuros campos de batalha, é de grande importância estratégica estudar a aplicação inovadora de cabos especiais de fibra óptica.

Características técnicas dos cabos especiais de fibra óptica

Cabos especiais de fibra óptica precisam se adaptar ao ambiente complexo dos futuros campos de batalha e possuem características como resistência à interferência eletromagnética, resistência a altas e baixas temperaturas e resistência à corrosão. Seu design exclusivo suporta transmissão de dados em alta velocidade e oferece vantagens significativas em confidencialidade, invulnerabilidade e confiabilidade. As características técnicas de nível militar de cabos especiais de fibra óptica serão apresentadas em detalhes abaixo:

1. Alta taxa de transmissão: Os cabos ópticos de campo militar são compostos de múltiplas fibras ópticas em paralelo. Existem dois tipos de fibras ópticas usadas atualmente. Uma delas são as fibras ópticas multimodo OM3 e OM4 de curta distância, que são usadas principalmente para transmissão de ultra-alta velocidade em curtas distâncias; a outra é G652D, G654E, G657A2 de longa distância e outras fibras ópticas monomodo para transmissão de ultra longa distância. A distância geral de transmissão é de quilômetros, e a transmissão de ultralonga distância mais longa é de dezenas a centenas de quilômetros. Além disso, a perda de sinal é pequena durante o processo de transmissão de ultra longa distância, o que pode garantir uma transmissão estável de ultra longa distância, e o valor de perda de transmissão da fibra óptica G654E pode ser tão baixo quanto 0,165-0,175dB/KM.

2. Baixa perda de reflexão: utiliza principalmente cabos ópticos para conectar ambas as extremidades e configurar módulos ópticos, o que pode efetivamente evitar a reflexão de sinais ópticos, reduzir perdas e melhorar a qualidade da comunicação.

3. Forte capacidade de interferência anti-eletromagnética: O material de quartzo de sílica usado na fibra óptica em si não é afetado pela interferência eletromagnética. Quando o inimigo implementa interferência eletromagnética, o cabo óptico de comunicação pode garantir a estabilidade da qualidade da comunicação. Esse recurso é muito importante nas comunicações militares em tempos de guerra e pode efetivamente evitar a interferência de sinais eletromagnéticos.

4. Resistência a ambientes agressivos: Em termos de fibras ópticas especiais, as últimas novas fibras ópticas desenvolvidas adicionaram materiais moleculares resistentes a altas temperaturas ao revestimento de fibra óptica, e a estrutura externa também usa silicone ou materiais contendo flúor. Os materiais que contêm flúor têm alta resistência e resistência ambiental, e também apresentam vantagens óbvias em retardamento de chama e resistência à flexão. Eles podem atender totalmente ao uso em ambientes complexos e manter o desempenho em ambientes extremos. Eles também têm excelente resistência à corrosão e são adequados para diversas condições de campo de batalha.

5. Design leve: em comparação com os cabos de cobre tradicionais, os cabos de fibra óptica são mais leves. Ao mesmo tempo, também consideramos totalmente o design de miniaturização ao projetar, tornando o tamanho do produto o menor possível, de modo a facilitar a rápida implantação e operações móveis.

6. Várias aplicações de detecção: Fibras ópticas especiais também são amplamente utilizadas no campo de detecção, como a fibra óptica de manutenção de polarização do tipo Panda de última geração, fibra óptica rotativa, grade de Bragg de fibra, etc., que são usadas para alta -Medições de detecção de precisão.

7. Confidencialidade e segurança: A comunicação por fibra óptica tem confidencialidade natural e é difícil de ser interceptada ou sofrer forte interferência eletromagnética, o que é crucial para a segurança das comunicações militares.

Análise dos requisitos dos sistemas de comunicação em futuros campos de batalha

O ambiente do campo de batalha no futuro será mais complexo e mutável, e os requisitos para os sistemas de comunicação serão mais rigorosos e diversificados. A seguir está uma análise de alguns requisitos-chave para sistemas de comunicação no futuro campo de batalha:

1. Alta largura de banda e transmissão de alta velocidade:

Com a popularização de sensores, drones e sistemas de armas inteligentes, a quantidade de dados no campo de batalha está a crescer exponencialmente. Os futuros sistemas de comunicação devem ser capazes de fornecer alta largura de banda e taxas rápidas de transmissão de dados para suportar streaming de vídeo em tempo real, análise de big data e operação de algoritmos de inteligência artificial.

2. Anti-interferência e segurança:

Num ambiente hostil, o sistema de comunicação deve ter fortes capacidades anti-interferência e tecnologia de encriptação para garantir a confidencialidade e integridade das informações. A comunicação quântica, pelas suas características teoricamente inquebráveis, pode tornar-se uma tecnologia chave para garantir a segurança da informação.

3. Resiliência e flexibilidade da rede:

Os futuros sistemas de comunicação precisam de ter um elevado grau de resiliência e capacidades de auto-cura para manter a conectividade mesmo quando parte da rede está danificada. Ao mesmo tempo, o sistema precisa se adaptar de forma flexível ao ambiente do campo de batalha em constante mudança e ser capaz de implantar e reconstruir rapidamente a arquitetura de rede.

4. Interconexão e interoperabilidade entre domínios:

A comunicação contínua entre diferentes plataformas (terrestre, marítima, aérea, espacial e ciberespaço) é a base para futuras operações conjuntas. O sistema de comunicação deve apoiar a interconexão entre domínios e garantir a interoperabilidade entre vários serviços e aliados.

5. Baixa latência e desempenho em tempo real:

A tomada de decisões e o comando e controle em tempo real exigem que o sistema de comunicação possa fornecer latência extremamente baixa para garantir a transmissão e execução imediata de comandos.

6. Miniaturização e portabilidade:

O equipamento de comunicação transportado por um soldado precisa ser leve, durável e fácil de operar, garantindo ao mesmo tempo distância e qualidade de comunicação suficientes.

7. Eficiência energética e autonomia:

Os sistemas de comunicação devem reduzir a sua dependência de fontes de energia tradicionais, adoptar tecnologias de poupança de energia e energias renováveis ​​e melhorar a resistência dos equipamentos, especialmente em ambientes de campos de batalha remotos ou isolados.

8. Inteligência e automação:

Use inteligência artificial e tecnologias de aprendizado de máquina para otimizar a alocação de recursos de rede, detectar e reparar falhas automaticamente e reduzir a dependência de intervenção manual.

9. Capacidade de comunicação multimodal:

Os futuros sistemas de comunicação precisam integrar vários métodos de comunicação, como comunicação por satélite, comunicação terrestre sem fio e comunicação por fibra óptica, para garantir que links de comunicação eficazes possam ser mantidos em qualquer ambiente.

10. Adapte-se a ambientes extremos:

Seja em ambientes de alta temperatura, frio intenso, alta altitude ou complexos eletromagnéticos, o sistema de comunicação deve manter uma operação estável e confiável.

Aplicações inovadoras de cabos especiais de fibra óptica

1. Cabos de fibra óptica resistentes a ambientes extremos

Sendo um importante meio de transmissão de dados, os cabos de fibra óptica são cada vez mais utilizados em ambientes extremos. A aplicação inovadora de cabos de fibra óptica resistentes a ambientes extremos não só tem um impacto direto na melhoria das capacidades de comunicação, mas também fornece um forte apoio técnico para o desenvolvimento de indústrias relacionadas. A seguir é apresentada uma análise da aplicação inovadora de cabos de fibra óptica resistentes a ambientes extremos:

Aplicação em ambiente de temperatura extremamente baixa:Em ambientes de temperaturas extremamente baixas, como mencionado acima, o desempenho da fibra óptica será seriamente afetado. Para enfrentar este desafio, a fibra óptica desenvolvida precisa manter excelentes propriedades ópticas e mecânicas em baixa temperatura. Por exemplo, materiais especiais de germânio e tecnologia de revestimento são usados ​​para melhorar a estabilidade da fibra óptica em baixas temperaturas, e a microestrutura da fibra óptica é otimizada através de um processo de desenho preciso para reduzir a atenuação do sinal causada pela mudança de temperatura.

Aplicações em ambientes de alta temperatura:Como mencionado acima, a tecnologia de preparação de fibra óptica resistente a altas temperaturas é a chave neste campo. O uso de poliéster especial ou poliimida (PI) como materiais de revestimento permite que as fibras ópticas funcionem em ambientes de até 300°C por um longo período. Além disso, o processo especial de trefilação usando revestimento gradual multicamadas não apenas melhora a resistência a altas temperaturas das fibras ópticas, mas também aumenta sua estabilidade química e resistência mecânica, fornecendo soluções confiáveis ​​para aplicações de alta temperatura, como petróleo e gás e medicina. tratamento.

Tecnologia de fibra de alta capacidade:Para cenários de aplicação de alta velocidade e alta capacidade, como data centers, foram desenvolvidos cabos ópticos totalmente secos, com alto número de núcleos, baixo diâmetro de fio, conforme descrito acima. Este tipo de cabo óptico utiliza um processo de fabricação enxuto para obter controle de alta precisão da espessura da parede do invólucro, melhorando efetivamente a taxa de preenchimento do cabo e a qualidade da transmissão do sinal. Ao mesmo tempo, combinada com a tecnologia de fibra multi-core com extensão multibanda, a capacidade de transmissão e a taxa das fibras ópticas são melhoradas ainda mais, fornecendo suporte para a operação eficiente dos data centers.

Resistente a ambientes agressivos:A FiberHome Communications desenvolveu produtos de cabos ópticos que são resistentes a dobras repetidas em resposta aos requisitos de aplicação em ambientes complexos. Esses produtos são utilizados em radiotelescópios, exploração em alto mar, poços geotérmicos e outros ambientes extremos em todo o mundo, apresentando excelente durabilidade e confiabilidade.

Tecnologia de detecção de fibra óptica:A tecnologia de detecção de fibra óptica pode ser usada para monitorar e analisar vários parâmetros em ambientes extremos em tempo real. Isto é de grande importância para os campos de exploração geológica, pesquisa oceânica, etc. Através de revestimentos de fibra óptica inovadores e design especial de estrutura de guia de ondas ópticas, capacidades de detecção de alta precisão podem ser alcançadas, garantindo a estabilidade e durabilidade do sensor em ambientes extremos.

Aplicação entre domínios da tecnologia fotônica:A ampla aplicação da tecnologia fotônica promoveu a extensão da fibra óptica e da tecnologia de cabos para outros campos. Conforme mencionado acima, a fibra óptica e o cabo começaram a mostrar grande potencial nas áreas de detecção fotônica, computação fotônica, laser fotônico, etc. Especialmente sob condições ambientais extremas, a aplicação da tecnologia fotônica torna a transmissão e processamento de dados precisos e em tempo real. possível.

Tecnologia de fabricação verde e ecologicamente correta:No processo de produção de fibra óptica e cabos, a introdução de tecnologia de fabricação verde e ecologicamente correta também é uma grande inovação. Conforme mencionado acima, a FiberHome Communications adotou uma nova geração de tecnologia OVD vertical de grande porte. O layout industrial completo, desde as matérias-primas até a produção de cabos, melhorou muito a competitividade do produto e reduziu a poluição ambiental durante o processo de produção.

O cabo de fibra óptica resistente a ambientes extremos desenvolvido pode funcionar normalmente em ambientes de alta temperatura, forte radiação e nucleares, proporcionando garantia de comunicação em ambientes nucleares, o que é de grande importância para garantir a continuidade dos sistemas de comando em tempo de guerra.

2. Fibra de detecção multiparâmetro

A tecnologia de fibra de detecção multiparâmetro é um ponto importante de pesquisa no campo atual de detecção de fibra óptica. Ele pode monitorar vários parâmetros ao mesmo tempo, como temperatura, pressão, vibração, etc., o que é de grande importância para a realização de sistemas de monitoramento mais eficientes e precisos. A seguir está uma análise das aplicações inovadoras da fibra de detecção multiparâmetro:

(1) Tecnologia de fusão multimecanismo

Combinando vários mecanismos de dispersão: Uma inovadora tecnologia de fibra com detecção multiparâmetro combina vários mecanismos de dispersão de fibras ópticas, como espalhamento Rayleigh, espalhamento Brillouin e espalhamento Raman. Esta tecnologia pode alcançar detecção simultânea multiparâmetro de longa distância em um único sistema, melhorando significativamente a eficiência e a precisão da medição.

Tecnologia de posicionamento distribuído: Ao utilizar o efeito de retroespalhamento e a tecnologia de posicionamento distribuído, pode ser alcançada uma detecção totalmente distribuída ao longo da fibra óptica, o que é particularmente importante no monitoramento da saúde de infraestruturas de grande escala.

(2) Cabeça do sensor de grade Bragg de fibra multifuncional

Medição multiparâmetro síncrona: Foi desenvolvida a tecnologia de usar um cabeçote sensor de rede de Bragg de fibra única para medir simultaneamente temperatura e deformação. Este método simplifica a estrutura do sistema, reduz custos e melhora a eficiência do monitoramento.

Alta precisão e alta estabilidade: Este tipo de cabeça de sensor geralmente tem alta precisão e alta estabilidade e é adequado para monitoramento de saúde estrutural de longo prazo ou em tempo real.

(3) Tecnologia de acesso de extremidade única

Complexidade reduzida do sistema: Ao desenvolver um sistema de detecção de fibra óptica distribuída integrado e multimecanismo com acesso de extremidade única, a complexidade e o custo do sistema podem ser significativamente reduzidos. Isto não só facilita a instalação e colocação, mas também facilita a manutenção e atualizações.

Maior velocidade de feedback: O sistema obtém feedback rápido dos dados por meio de um design simplificado, o que é crucial para monitorar cenários que exigem resposta imediata.

(4) Maior adaptabilidade ambiental

Interferência antieletromagnética: Como o sensor de fibra óptica em si não está sujeito a interferência eletromagnética, ele funciona bem em aplicações com ambientes eletromagnéticos complexos, como monitoramento de redes elétricas.

Estabilidade a longo prazo: Os sensores de fibra óptica têm características de longa vida útil e resistência à corrosão e são adequados para operação estável a longo prazo em ambientes agressivos sem substituição frequente.

(5) Rede de sensores em grande escala

Suporta detecção de longa distância: A tecnologia de fibra de detecção multiparâmetro suporta detecção de longa distância, o que é particularmente importante para oleodutos e gasodutos, trânsito ferroviário e monitoramento de estruturas de edifícios.

Fiação simples e de baixo custo: Comparados aos sensores elétricos tradicionais, os sensores de fibra óptica apresentam custos mais baixos, fiação mais simples e perdas extremamente baixas, apoiando a construção de redes de sensores em grande escala.

(6) Aplicação da camada de percepção IoT

A capacidade de coleta de informações é aprimorada: Na arquitetura IoT, a fibra óptica de detecção multiparâmetro pode ser usada na camada de percepção para coletar informações do mundo exterior de forma eficiente e fornecer dados brutos suficientes e precisos para análise de dados da camada superior.

Maior sensibilidade e faixa dinâmica: Os sensores de fibra óptica possuem alta sensibilidade às mudanças ambientais e uma grande faixa dinâmica, o que fornece garantia confiável para monitoramento e gerenciamento inteligentes.

Esta fibra óptica especial integra múltiplas funções de detecção de parâmetros, como deformação, temperatura, vibração e aquisição, e pode ser usada para monitoramento em tempo real de ambientes de campo de batalha. Ao analisar os dados transmitidos pela fibra óptica, a situação do campo de batalha pode ser compreendida em tempo real e a capacidade de conscientização da situação do campo de batalha pode ser aprimorada.

3. Sistema de Comunicação Óptica Adaptativa

Óptica Adaptativa (AO) é uma tecnologia usada para compensar os efeitos da turbulência atmosférica ou defeitos internos em sistemas ópticos na propagação das ondas de luz. No campo de batalha militar, os sistemas de comunicação óptica adaptativos podem trazer aplicações inovadoras em diversos aspectos, focando principalmente nos seguintes aspectos:

(1) Comunicação a laser:

Melhorar a qualidade da comunicação: A óptica adaptativa pode ajustar a frente de onda do feixe de laser em tempo real e compensar a distorção causada pela turbulência atmosférica, melhorando assim a estabilidade e a taxa de transmissão de dados da comunicação a laser de longa distância.

Capacidade anti-interferência: Ao controlar com precisão a direção e a forma do feixe, a óptica adaptativa pode reduzir o impacto do ruído de fundo e da interferência inimiga, melhorando a segurança e a confiabilidade das comunicações.

(2) Reconhecimento e vigilância:

Imagens de alta definição: A óptica adaptativa pode ser usada para melhorar a qualidade da imagem óptica de satélites e drones de alta altitude e obter imagens nítidas de alvos mesmo em condições climáticas adversas.

Rastreamento dinâmico: Os sistemas AO podem ajustar-se em tempo real para rastrear alvos em movimento, o que é muito importante para a vigilância contínua e a consciência situacional do campo de batalha.

(3) Mira e orientação da arma:

Ataque de precisão: A óptica adaptativa é usada em sistemas de armas guiadas por laser para manter o foco e a estabilidade do feixe de laser e melhorar a precisão do ataque.

Reconhecimento de alvos: Em ambientes complexos, o AO pode ajudar o sistema de radar a laser (LIDAR) a identificar e distinguir alvos com mais precisão.

(4) Comunicação via satélite:

Comunicação satélite-solo: Estabeleça um link de comunicação óptica estável entre o satélite e a estação terrestre. A tecnologia de óptica adaptativa pode corrigir perturbações atmosféricas e garantir transmissão de dados em alta velocidade.

Rede constelação: Usada para comunicação óptica direta entre satélites para construir uma rede de comunicação espacial mais eficiente e segura.

(5) Guerra eletrônica:

Comunicação sem contato: A comunicação óptica adaptativa pode ser usada como um meio eficaz na guerra eletrônica para troca secreta de dados devido à sua alta diretividade e baixa probabilidade de interceptação.

(6) Redes Inteligentes:

Redes auto-organizadas: A combinação de óptica adaptativa com tecnologia de rede definida por software (SDN) pode criar redes de comunicação inteligentes e adaptáveis ​​no campo de batalha que otimizam automaticamente o uso de caminhos e frequências.

(7) Colaboração multidomínio:

Comunicação entre plataformas: a tecnologia de óptica adaptativa pode promover uma comunicação perfeita entre plataformas de combate terrestres, marítimas, aéreas e espaciais e aprimorar as capacidades de combate colaborativo em vários domínios.

(8) Controle de sistema não tripulado:

Operação remota: As comunicações ópticas adaptativas fornecem links de alta largura de banda e baixa latência que são essenciais para controlar drones e outros sistemas não tripulados em longas distâncias.

A óptica adaptativa tem um grande potencial em aplicações militares, não só melhorando o desempenho dos sistemas existentes, mas também abrindo novas possibilidades táticas e técnicas. À medida que a tecnologia continua a avançar, o papel da óptica adaptativa nas comunicações militares e nas aplicações em campos de batalha tornar-se-á cada vez mais proeminente.

Desenvolvimento de tecnologia inovadora de futuros sistemas de comunicação para necessidades de comunicação no campo de batalha

Para se adaptarem às necessidades do campo de batalha, os futuros sistemas de comunicação desenvolverão uma série de tecnologias inovadoras que visam melhorar a fiabilidade, segurança, flexibilidade e eficiência das comunicações. A seguir estão algumas possíveis direções de inovação:

(1) Comunicação quântica:

A comunicação quântica utiliza os princípios da mecânica quântica para conseguir a transmissão de informações e pode fornecer um canal de comunicação incondicionalmente seguro para evitar que as informações sejam espionadas ou adulteradas, o que é crucial para as comunicações militares.

(2) Rede definida por software (SDN) e virtualização de funções de rede (NFV):

Essas tecnologias tornam a arquitetura de rede mais flexível e programável, permitindo que ela se adapte rapidamente às mudanças no ambiente do campo de batalha e obtenha a alocação ideal de recursos.

(3) Tecnologia de comunicação 5G/6G:

A nova geração de padrões de comunicação móvel proporcionará taxas de dados mais altas, menor latência e maior densidade de conexão, o que é essencial para comando e controle em tempo real, controle de enxame de drones e integração de dispositivos IoT.

(4) Computação de ponta:

A implantação do poder de computação na borda da rede reduz a dependência de servidores centrais, reduz a latência e aumenta a velocidade de processamento de dados, o que é particularmente importante em ambientes de campos de batalha remotos.

(5) Rádio cognitivo:

O rádio cognitivo pode detectar e adaptar-se ao ambiente do espectro ao seu redor, selecionar automaticamente a melhor banda de frequência para comunicação e evitar efetivamente interferências e conflitos de espectro.

(6) Comunicações via satélite de alto rendimento:

Utilizando tecnologias de satélite mais avançadas, como banda Ka/Ku e comunicações a laser, fornece capacidades de comunicações de alta largura de banda e cobertura global, que são particularmente adequadas para operações marítimas e aéreas.

(7) Miniaturização e tecnologia vestível:

Desenvolver equipamentos de comunicação com tamanho menor, peso mais leve e menor consumo de energia, que sejam mais fáceis de transportar e usar pelos soldados individuais e melhorem a capacidade de sobrevivência no campo de batalha.

(8) Inteligência artificial e aprendizagem automática:

A IA é usada para gerenciamento de rede, detecção de ameaças, processamento de sinais e roteamento adaptativo para melhorar o nível de inteligência e as capacidades de operação autônoma da rede.

(9) Tecnologia Blockchain:

Fornece um mecanismo descentralizado de autenticação e transmissão de dados para aumentar a transparência, a segurança e os recursos à prova de falsificação das redes de comunicação.

(10) Reparação de redes autônomas e redes auto-organizadas (SON):

Redes auto-organizadas podem detectar falhas automaticamente e reconfigurar a rede, reduzindo a dependência da manutenção manual e melhorando a robustez da rede.

(11) Comunicações conjuntas multidomínios:

Integre sistemas de comunicação por satélite, aéreo, terrestre e subaquático para formar uma rede de comunicações abrangente para garantir comunicações contínuas em todos os domínios de combate.

(12) Metamateriais e Nanotecnologia:

Desenvolver novos materiais e estruturas para antenas, componentes de RF e sensores para melhorar o desempenho e a furtividade dos equipamentos de comunicação.

A aplicação abrangente destas tecnologias inovadoras melhorará significativamente a eficiência da comunicação em futuros campos de batalha e proporcionará um forte apoio informativo às operações militares.

Conclusões

A aplicação inovadora de cabos especiais de fibra óptica em futuros campos de batalha melhorará muito o desempenho das comunicações militares e garantirá a estabilidade e segurança das comunicações em ambientes complexos de campos de batalha. A investigação, o desenvolvimento e a aplicação de tecnologias relacionadas proporcionarão um forte apoio ao comando, ao controlo e à transmissão de informações em condições de guerra de informação.

Fonte: Dongguan HX Fiber Technology Co., Ltd