Une équipe d'ingénieurs du Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (APL), à Laurier, Maryland, a démontré avec succès une bande passante élevée, système de communication optique en espace libre (FSO) entre deux navires en mouvement, prouver l'utilité opérationnelle de la technologie FSO dans l'environnement maritime.

Juan Juarez, le responsable technique de l'équipe de développement de la technologie, ladite APL est la première organisation à exploiter avec succès une telle capacité de communication optique à haute capacité - jusqu'à 10 gigabits par seconde - en déplacement, à bord des navires en mer, et dans des environnements côtiers difficiles.

« Nous avons démontré des bandes passantes supérieures de plusieurs ordres de grandeur à toutes les capacités de communication par radiofréquence [RF] actuelles sur les navires de la Marine, et à des portées plus longues que la technologie FSO précédemment démontrée pour les applications maritimes, " Juarez a déclaré. "C'est l'équivalent d'avoir jusqu'à 2, 000 utilisateurs regardent simultanément des flux vidéo haute définition sur la liaison optique."

Le laboratoire a présenté son dernier système de facteur de forme compact lors de l'exercice Trident Warrior 2017, un événement annuel où les marins essaient les dernières innovations en matière de systèmes de guerre navale et fournissent des commentaires sur ces systèmes aux commandants et aux développeurs.

Rester en contact

Les navires de la Marine utilisent généralement des systèmes RF pour communiquer, mais la Marine recherche également d'autres moyens de communication au cas où, pour la technique, raisons opérationnelles ou environnementales, la transmission radio n'est pas disponible. « Les plates-formes navales ont de plus en plus besoin de fonctionner efficacement dans des conditions de RF réduites ou de contrôle des émissions tout en conservant leur avantage tactique et leur connaissance de la situation, " a noté Juarez.

Les systèmes de communication optique en espace libre, qui utilisent la transmission sans fil pour fournir des signaux de données optiques à des débits binaires élevés, offrent une capacité de communication complémentaire convaincante aux communications RF et micro-ondes conventionnelles en fournissant des débits de données élevés et sécurisés en dehors du spectre RF conventionnel.

Les systèmes FSO commerciaux existent mais ne répondent généralement pas aux besoins de la défense, Juarez a dit, "notamment en termes de mobilité du système, gamme de liens, et le débit de données tout en fonctionnant dans l'environnement terrestre hautement scintillant, particulièrement près de l'eau. » Les systèmes de démonstration FSO précédemment construits pour des applications de défense terrestre étaient trop gros, ou manquait de mobilité, débits de données, ou des gammes pour être pratique sur les plates-formes navales.

Sur Terre et Mer

Le système d'APL surmonte bon nombre de ces défis. La première semaine d'essais s'est déroulée du navire à terre, du navire à moteur (M/V) Merlin au large de la base navale de Point Loma, San Diego, jusqu'au parking du siège de la 3e flotte. L'équipe a réalisé plus de 14 heures de temps de connexion, y compris pendant une haute mer de 4 à 6 pieds; 1 à 2 gigabits de transport de données sans erreur à des distances supérieures à 25 kilomètres ; communications vocales à plus de 35 kilomètres; messagerie instantanée jusqu'à 45 kilomètres, la ligne de vue maximale disponible ; et reproductible, réacquisitions semi-automatiques sur toute la plage de la ligne de visée.

Aussi au cours de cette première semaine, Vice-amiral Nora Tyson, commandant de la 3e flotte américaine, visité le site d'essais terrestre et a été informé par l'équipe à bord du navire sur la liaison optique - la première fois qu'un amiral trois étoiles tenait une vidéoconférence sur une liaison optique.

« Les conditions météorologiques au cours des deux semaines de tests étaient typiques du« June Gloom » de San Diego et ont donné à l'équipe APL de nombreuses occasions de montrer que notre technologie FSO peut fonctionner même à travers certains niveaux de brouillard et de brume, " dit Juarez. " Alors que la couche de brouillard était présente, des liaisons de plus de 10 kilomètres ont été réalisées, même si la visibilité était parfois réduite à 2-3 kilomètres."

Au cours de la deuxième semaine de test, le deuxième ensemble de matériel a été installé à bord du Sea Hunter, un navire sans pilote à traînée continue autonome (ACTUV) développé par la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) et l'Office of Naval Research. Le Sea Hunter était temporairement habité par un équipage de six personnes du Space and Naval Warfare Command en plus de l'équipe de test APL pour cette démonstration.

De multiples liaisons entre les deux navires ont été réalisées dans des houles de 3 à 5 pieds, plus de 10 kilomètres de portée, avec l'ACTUV Sea Hunter à 24 nœuds et le M/V Merlin à 12 nœuds en forme de "V" qui a permis aux navires de se séparer rapidement les uns des autres, tout en maintenant les liens à des vitesses et des mouvements variables.

"Malgré des mers où les deux navires roulaient avec la houle, le lien est resté solide, " a déclaré Juarez. L'équipement du FSO a subi d'importantes embruns, et le brouillard omniprésent de la couche marine de San Diego a ajouté un défi supplémentaire aux liaisons navire-navire. Néanmoins, pour la première fois, des débits de données aussi élevés que 7,5 gigabits ont été atteints sur une liaison entre deux navires.

Technologie révolutionnaire

Compact d'APL, Le système de démonstration mobile FSO est l'aboutissement de plus d'une décennie de réalisations en laboratoire dans le domaine de l'optique en espace libre.

APL a dirigé l'expérience de réseau expérimental optique en espace libre DARPA (FOENEX) pour tester sur le terrain des systèmes de communication à large bande passante, intégrant la technologie FSO et radiofréquence dans un réseau aéroporté maillé. "Après FOENEX, nous avons décidé d'investir dans le développement d'un système pour prouver qu'un compact, système d'optique en espace libre pourrait fonctionner dans l'environnement naval très difficile, " Juarez a déclaré. "Comme APL l'a prouvé dans Trident Warrior 2017, La technologie FSO est enfin une solution viable, technologie de communication non RF pour les plates-formes de la marine américaine."

« La performance démontrée des systèmes de communication laser d'APL ouvre de nombreuses applications potentielles, " a déclaré Mike White, responsable du secteur de la défense aérienne et antimissile d'APL. "Nous sommes impatients de travailler avec des sponsors et des combattants pour développer davantage cette technologie révolutionnaire."