第1005章 网络编码技术

常浩南提出的思路,倒是不难理解。

甚至于,这会其实已经有一些国家开始在内部论证此类卫星凝视技术的可行性了。

当然,让设备在维持成像质量不变的前提下不断调整角度同样不是个简单的事情。

但相比于大载荷卫星,重型火箭运载这些需要强大综合国力才能支撑起来的东西,单单一个可动设备平台,对于大多数体量有限但手头有一定高精尖技术的国家来说,都是努努力就能够到的东西。

说穿了,这东西跟瞄准吊舱上面的多自由度云台在基本原理上都是一致的,相关联的前置科技比较少。

而对于当前外部环境还算良好的华夏而言,也可以走引进-消化吸收这条路。

不存在完全不可跨越的技术壁垒。

“这样的话……倒是确实可以把每颗卫星对重点地区的有效监视时间拉长。”

无需常浩南过多解释,栾文杰很快就想通了其中的关节:

“但军事侦察的重点在时效性,军舰如果全速航行,一个半小时就能跑出去大概100公里远,所以光是能拍到有效画面肯定不够,还得保证拍到的东西能实时传回来才行啊……”

“如果卫星在我国上空拍摄太平洋西部,那倒是还好,但要是卫星本身在太平洋东部,甚至在赤道以南……那就算能获取到侦察数据,也得等上差不多十几个小时才能重新进入数据传输窗口……”

刚刚兴奋起来的众人顿时又冷静下来。

不过常浩南的心态倒是平稳得很,只是稍稍叹了口气:

“没办法,卫星监视这种事情,本来就是只有超级大国才玩得转,就算通过一些小技巧能提高一些效率,但比如星间链路之类的核心技术,总归还是绕不开的……”

“……”

无论如何,今天能捕捉到小鹰号的位置,本来就是意外之喜。

至于24小时监视华夏周边海域的事情,完全是陈达直一时间的心态膨胀。

所以,在一番心态上的起起落落之后,大家总归还是进入了之前就准备好,但因为中间的插曲而被推迟到现在的庆祝环节。

只有张维永,不声不响地跟在众人最后面,低着头似乎在思考着什么。

“张总?”

跟陈达直等一众熟人聊了些家常之后,常浩南很快注意到了身后那個略显孤零零的身影。

一直叫了三声,对方才总算反应过来:

“哦……常总”

张维永露出一个有些不好意思的笑容:

“抱歉,刚才在想事情,有点溜号了,没听见。”

“还在考虑海洋监视系统的问题?”

常浩南自己其实也一直在思考这件事,只不过他已经习惯了一心二用,所以外在表现一切如常而已。

“啊……没错。”

张维永点点头:

“或者严格来说,是在考虑你最后提到的,关于卫星中继通信的事情。”

“从我们现有的发射能力上来讲,要想往地球同步轨道上打一颗像是锁眼那样的大型侦察卫星确实有难度,但如果只是通信中继卫星的话,大概只需要3-4颗,就可以满足低轨卫星之间,以及低轨卫星与地面之间的通信联络要求了。”

“如果能建成这样一套中继星座,那我们在很多方面,都可以不再追求全能的单一卫星,而是把不同功能拆分到大量低成本的小卫星上面,更符合我们当前的运载能力水平……”

“……”

听过对方的解释之后,常浩南在内心不由得发出一阵赞叹——

这个“以量换质”的思路,哪怕搁在十几年之后,都算是相当先进的概念。

虽然日后这一指导思想下最出名的东西可能是星链,但其实早在2014年空X画饼之前,华夏方面就已经在遥感卫星领域引入了相同的思路。

拿出来产品则是“吉林一号”光学遥感卫星星座,最终计划部署超过300颗卫星,实现对全球任意一点重访周期小于30分钟的目标。

几乎接近于实时侦察。

而张维永的思路,甚至更加狂野。

不仅要追求信息获取层面的效率,还要追求信息传递层面的效率。

例如一颗卫星在地球另一边获取到了一条有效的图像信息。

然后无需储存起来等待短则90分钟,长则几小时之后的通讯窗口,而是马上通过2-3次中继通信,将信息传回到地面的控制中心。

将卫星侦察的时效性彻底压低到理论极限(也就是重访周期)附近。

“通信中继星……”

常浩南低头思索了片刻:

“我记得921工程里面,为了解决我国测控站和测量船覆盖率不够的问题,好像就有一个数据中继卫星的研发计划?”

听到这个问题,张维永带着些许震惊的神色看向常浩南:

“想不到常总您连这个都知道?”

“呃……”

常浩南有些尴尬地摸了摸下巴。

他自然不可能说自己这是二十年后知道的,只好随便搪塞过去:

“你知道,我跟科工委那边的关系不错,之前给一个项目申请神舟二号载荷空间的时候,看过栾主任那边的一些资料……”

这句话里面没有一个标点符号是假的,因此张维永倒也没再深究下去:

“没错,确实是有。”

他回答道:

“而且就是今年年初才立项的,内部计划叫做天链一号。”

“我刚刚就是在想,能不能依托921项目的这几颗卫星,把我的想法给具体验证一下。”

对于几乎相当于白手起家,在过去几十年当中一直省吃俭用的华夏航天人来说,充分利用现有资源,提高项目效费比几乎已经成为了一种本能。

但另一方面,效费比高,在大多数情况下都意味着效果本身其实一般——

因为减少分母的效果比提高分子明显得多。

常浩南听后皱了皱眉:

“天链一号只是为了解决航天测控空窗期的问题而已,数据带宽相当一般,恐怕不太好满足低轨卫星群之间又是图像又是语音的信息流需求吧……”

“没办法……其实我现在也是在纠结这件事情。”

张维永轻轻叹了口气:

“同步轨道距离低地球轨道太远,从物理层面上就把带宽和延迟给限制死了……”

而常浩南则直接打开思路:

“有没有考虑让中继卫星也在低轨道运行?”

“啊?”

这个办法对于张维永来说确实有些离经叛道了:

“先不说这样需要多少颗卫星……就算数量足够,那通信网络中也会出现很多个数据中继节点,每个节点都会导致都会导致信号衰减和数据传输错误……”

“在地面倒是好说,一般通过多次重复转发数据就能解决问题,但如果是卫星的话……会对网络吞吐量和传输效率带来更严重的负担啊……最后的传输效果还未必有少量同步轨道卫星来得好。”

一边说,张维永一边还用略带疑惑的眼神看向常浩南。

说到最后,声音都有点不自信了。

在他看来,后者作为在控制和数学等多个领域都有巨大建树的大佬,似乎不应该犯如此低级的错误才对。

难道这里面还有什么可操作的地方?

而对方的反应,则正如张维永所料:

“如果是一般的通信中继方式,那确实存在你说的这些问题……”

一行人这会其实已经走进了举办庆祝会的小食堂,常浩南说话间还没忘了从旁边拎起一瓶低度数的红酒,给俩人分别倒上一点。

张维永接过酒杯,结果还没来得及喝,就听到了常浩南的后半句话:

“但张总或许听过一种去年才完全提出来新技术,叫网络编码?”

“有点印象。”

他把已经端到嘴边上的酒杯放到一旁:

“但我记得好像是用在路由设备上的?”

“没错,但本质上对任何信息传输节点都有效。”

常浩南拉着张维永坐到旁边,然后从上衣口袋里掏出刚刚用了一半的那张纸:

“简单来说,就是在通讯中继结点引入各异信息的广义编码技术,把原有意义中对网络中特殊数据的传送改变成网络数据流的传送,可以大大降低信息传递时对网络带宽的占用,还能顺便提高信息的破译成本。”

“听上去……更接近一种概念。”

张维永显然对此颇有兴趣,但并没有马上表现得特别兴奋:

“虽然没有深入研究过,但我觉得……整个通信效果,恐怕跟那个被引入的广义编码高度相关吧?”

“那当然。”

常浩南端起杯子,轻轻抿了一口:

“不过,这个正好是我比较擅长的部分……”

(本章完)

第1006章 最大秩距离码

实际上,张维永最早的专业出身就是通信技术。

只不过,在90年代中后期开始担任卫星总师之后,他的主要精力就放在工程总体这方面了。

当然,就算他依旧专精于原始专业,也未必就会提前注意到那篇提出网络编码的论文——

21世纪初这会,正赶上网络通信技术大爆发的年代,不说每天,至少每个月都有新概念新技术被提出来,而且几乎每个提出者都声称自己的研究能改变世界。

即便是资源再怎么丰富的研究团队,也不可能对其中每个成果都给予足够的注意力。

更不用说华夏的航天领域研究历来以求稳为主,在新技术的应用上相对保守。

但如果是在其他行业中已经被验证过的技术……那就是另一回事了。

因此,在听到刚刚常浩南的回答之后,张维永登时就坐直了身子:

“常总对信息论还有研究?”

数据传输和数据压缩,都是信息论的范畴。

而常浩南此前并没有过这方面的研究成果。

不过转念一想,似乎常浩南再拓展出一个新的研究领域,倒也不是很让人感到意外……

“虽然网络编码确实属于信息论,不过我接触到这個领域倒是单纯从数学角度……”

常浩南笑着解释道:

“你知道,我对拓扑学和拓扑结构算是有些研究……”

“咳咳咳——”

这会张维永刚重新端起杯子喝了口酒,结果直接被常浩南这句话给呛到。

一个解决庞加莱猜想,还创造出流形学习算法的人。

说自己对拓扑学“有些研究”?

那可真是太有研究了。

好一会之后,总算缓过来些的张维永才摆了摆手表示自己无妨,并示意常浩南继续表演……呃……继续说下去。

“总之就是……前段时间,有人找到我给一篇有关非线性编码算法的论文审稿,我发现他论文里面有几处很基础的理论问题,肯定是没法过稿的,但提出的思路确实很新颖,就顺便去了解了一下研究背景。”

常浩南喝了一小杯红酒之后就没有继续,而是不知道从哪弄来一个暖壶,改为喝水。

说话间,还顺便给张维永倒了一杯。

“所以你就深入研究下去了?”

“研究倒是还谈不上。”

常浩南摇摇头:

“信息论领域的东西,理论层面还好说,工程应用要是真想研究的话,那需要足够的时间和经费才行,我最多算是了解了一下……”

这下子,张维永算是明白了。

对方绕这么一个大圈子,原来是想跟自己一起去申请项目,然后顺便利用一下航天口这边的资源。

毕竟,别说常浩南如今还只能算半步院士,哪怕真是院士大圆满境界的大佬,也不可能单凭嘴上说说就让国家专门打一批卫星,或者建设一整个专用网络去搞技术验证。

肯定要依托一些名头。

当然“我只是了解一下,还没深入研究”这种鬼话,张维永是一个标点符号都不会信的。

“能展开讲讲么?”

他不动声色地问道:

“我是指,关于那个具体的广义编码。”

“当然。”

常浩南把刚刚那张纸翻到背面:

“我们先简化一种单源双宿的多播有向无环网络,网络中所有点到点之间的链路具有单位容量,S是信源,T1和T2是信宿,其余是中间节点……”

他一边说,一边在纸上歘欻欻地画出了两张示意图。

“根据‘最大流最小割’定理,任意一个有向图中,从输入节点到输出节点的信息最大流的流量等于分离输入节点到输出节点的最小割集的容量,那么下图多播网络的最大理论传输容量为2比特/单位时间……”

“如果按照左图中的传统模式,由于链路CD是该网络传输的瓶颈,只能传送1比特信息,导致节点C处必须采用传统的排队存储方式实现信息传送,导致每个信宿节点的吞吐量只有1.5比特/单位时间……”

“而右图中,节点C处将收到的消息a消息b进行编码处理……为了简单我们选择最简单的异或逻辑,总之信宿节点可以利用收到的消息a或b,以及a与b经编码后的结果,同时译出另一个未收到的消息比特,这样就减少了一个信息流的传输,把每个信宿节点的吞吐量提高到了理论上限的2比特/单位时间……”

“当然,由于香农极限的存在,任何技术都不可能对数据进行无限压缩,但刚刚这只是最简单的情况,你我都知道,信息传输网络越复杂,实际吞吐量与理论传输容量之间的差距就越大,这一类算法的潜力也就越明显……”

“……”

“等一下……”

就在常浩南快要讲到结尾,那张纸也终于快被画满的时候,张维永突然伸出了手:

“常总,您刚才说的这些有个大前提,就是假设传输过程是没有差错的……如果右边的其中任何一个节点出现编码错误或者传输错误,那么后面的节点就都会被传染,导致错误像电脑病毒一样,最终扩散到整个通信节点当中……”

“先不说正常通信当中这类错误就很常见,军用卫星还要考虑对手的电子干扰……”

后者的担心,自然是有道理的。

传统信息中继方式不停重复发送数据,虽然会带来卡顿和延迟,但总归还是能把正确的信息给发送过去。

但常浩南准备搞的这种新花样,要是在中间编码和解码的过程中出了岔子,那相关数据就都有可能出现错误。

而且,由于错误扩散速度极快,还很难搞清楚到底是哪一步出的问题。

最后还是得重复发送数据,只会变得更卡。

不过,面对这个问题,常浩南反倒摆出了一副理所应当的样子:

“所以我才说,还需要深入研究和技术验证嘛……”

“要是我现在就能拿出现成的技术,那哪还用得着找你,直接去找栾主任不就行了……”

“嘶……”

张维永挠了挠头,觉得好像也有道理……

“总之,张总你刚刚也已经提到了,现在这个技术的重点,一是开发压缩能力更强的编码算法,其二就是想办法给信息传输过程找到一种纠错机制,这样即便数据在传输中出了差错,也能在下一个节点被纠正过来,保证错误不会在不同节点之间传染扩散。”

常浩南说着,伸出手轻轻敲了敲那张纸,以示强调。

而说到这里,反倒是进入张维永相对熟悉的领域:

“比如……最大秩距离码?”

“MRD码确实可以。”

常浩南有些惊讶于对方能直接点出他想要的答案,不过表情上倒是没什么变化:

“不过,目前关于MRD的研究,还主要集中在利用它进行数据加密,纠错功能只是顺带的……所以要想实现强纠错能力,那肯定要开发新的MRD码技术。”

“我可以利用火炬集团的资源,在小范围的局域网络,以及航空中继通信领域内进行一些研究和测试,不过这些环境相比于卫星通讯来说还是过于温和了,肯定需要一颗……甚至是一组专门的卫星来进行星间链路测试,才能最终确定用在航天领域的可行性……”

(本章完)

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