自由空间光通信网络及用于中继节点的方法技术

本公开涉及自由空间光通信网络及用于中继节点的方法。一种自由空间光通信网络，包括串行光学通信中的中继节点的星群以形成光学路径。该中继节点被配置为将多个依赖于波长的光学弯管信道波长多路复用至光学路径中以及从光学路径中被波长多路复用出来。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及自由空间光通信网络(freespaceopticalcommunicationsnetwork)及用于自由空间光通信中继网络中的中继节点的方法。
技术介绍
在具有弯管架构的自由空间光(FSO)通信网络中，经由光空间链路在中继节点之间传递数据。在每个中继节点处，数据被重新放大而不被调制或解调。传统地，网络可包括第一中继节点、近邻中继节点(anearneighborrelaynode)以及次近邻中继节点(anextnearneighborrelaynode)。由第一交叉链路建立从第一中继节点到近邻节点的第一弯管信道(bentpipechannel)，并且由第二交叉链路建立第一节点到次近邻节点的第二弯管信道。
技术实现思路
根据本文中的实施方式，自由空间光通信网络包括串行光学通信的中继节点的星群(constellation)以形成光学路径。该中继节点被配置为将多个依赖于波长(wavelength-dependent)的光学的弯管信道波长多路复用(wavelength-multiplex)至光学路径以及从光学路径中被波长多路复用出来。根据本文中的另一实施方式，用于自由空间光通信中继网络的节点包括第一光学孔径(opticalaperture)和第二光学孔径以及光学电路，该光学电路用于提供第一孔径与第二孔径之间的光学路径。光学电路包括光学分插多路复用器(opticaladd-dropmultiplexer)，该光学分插多路复用器用于向光学路径添加具有特定波长的上行链路弯管信道并且从光学路径移开具有特定波长的弯管信道。根据本文中的另一实施方式，一种用于自由空间光通信中继网络中的中继节点的方法包括在近邻之间形成光学路径。该光学路径包括被波长多路复用的多个依赖于波长的光学弯管信道。该弯管信道的第一子集的弯管信道根据波长而被从光学路径移开并且被向下链接。弯管信道的具有不同波长的第二子集经由上行链路被接收并且被添加至光学路径。这些特征和功能可在各种实施方式中独立实现或者可结合在其他实施方式中。参考以下说明和附图能够看到这些实施方式的更多细节。附图说明图1是串行光学通信的包括中继节点的星群的自由空间光通信网络的图示。图2是自由空间光通信网络中的弯管信道的光分插多路复用的图示。图3是自由空间光通信网络中的数据重路由的图示。图4A和图4B示出了具有每一中继节点的用户数量比图1的网络的用户数量多的自由空间光通信网络。图5是用于自由空间光通信网络的中继节点的图示。具体实施方式参考图1，图1示出了自由空间光通信网络100。网络100包括中继节点120的星群110。优选地，中继节点120包括卫星，但是不限于此。例如，该中继节点120可包括高海拔飞机或气球或卫星或其任意组合。诸如卫星的中继节点120不限于特定轨道。例如，卫星可处于低地球轨道(lowerearthorbit)(LEO)。然而，高海拔通常导致较长的接触时间和较少的配置。对地同步的地球轨道(geosynchronousearthorbit)(GEO)处的卫星通常具有最长的接触时间和最少重新配置。星群110中的中继节点120不限于任意特定数量，但是应大于两个以实现下面所描述的优势。每个中继节点120与一个或多个用户130通信。用户指的是向星群110上行传输和/或下行传输的任意实体。用户的实例包括但不限于地面站、机载平台、海基平台(sea-basedplatform)以及空基平台(space-basedplatform)(例如，星群110外部的卫星)。对于每个中继节点120，它的用户130以不同波长向上传输，并且它们以不同波长向下传输。波长是分离的。网络100可使用来自国际电信同盟(ITU)网格的波长。不同的用户130可处于不同的地理位置，或者多个用户130可处于大概相同的地理位置。波长的分离使得用户130能够几乎共同位于相同的地理位置上。尽管图1示出每一中继节点120的四个用户130，但是用户130的数目不限于四个。每一中继节点120的用户130的实际数量取决于可获得的频谱和波长间隔。星群110中的中继节点120处于串行光学通信中以形成光学路径140。该光学路径140包括中继节点120之间的光学链路。可经由激光通信(lasercom)建立两个中继节点120之间的每个光学链路。星群110中的每个中继节点120具有至少一个近邻(nearneighbor)和一个次近邻(nextnearneighbor)。每个中继节点120交叉链接至其一近邻(多个近邻)而不是其一次近邻(多个次近邻)。图1示出串行光学通信的中继节点120以形成环结构。在该环结构中，每个中继节点120具有两个近邻和两个次近邻，但是仅交叉链接至两个近邻。然而，该网络100不限于环结构。例如，中继节点120可处于串行光学通信中以形成线网络。在线网络中，并非所有中继节点120都具有两个近邻和两个次近邻。例如，每个端节点仅具有单个近邻和单个次近邻。此外，线网络的端节点不交叉链接。中继节点120被配置为将多个光学弯管信道波长多路复用至光学路径140，并且将多个光学弯管信道从该光学路径140中波长多路复用出来。在每个弯管信道中，数据被重新放大而不是被调制或解调。弯管信道是依赖于波长的。数据以特定波长被向上传输至中继节点120，并且沿着光学路径140的光学传输依赖于该波长。根据其波长，弯管信道可由中继节点120添加(add)、移开(drop)或通过(pass)中继节点120。每个中继节点120可使用光学分插多路复用器(OADM)，以便向光学路径140添加弯管信道、从光学路径140移开弯管信道以及沿着光学路径140经过弯管信道。OADM被配置为根据弯管信道的波长添加、移开或通过该弯管信道。OADM是无源设备。在替代方式中，可使用有源设备。光学路径140中的多路复用的弯管信道的数目可为常量(constant)。例如，如果中继节点120从光学路径140移开弯管信道，则它还向光学路径140添加弯管信道。在一些配置中，中继节点120可添加大量的弯管信道，而不移开相同数量的弯管信道。然而，光学路径140中的弯管信道的数目的增加将增加更高信号功率和/或更大孔径尺寸的总体终端需要。光学路径140可以是双向的(bi-directional)，由此弯管信道中的一些在一个方向上传送数据，并且其他弯管信道在反方向上传送数据。对于激光通信，在反方向上移动的光信号可用于对准(pointing)、捕获和跟踪。上行链路的波长可确定弯管信道的波长。例如，每个中继节点120被配置为接收特定波长的上行链路并且添加该特定波长的弯管信道。将特定弯管信道添加至光学路径140以及移开该弯管信道的中继节点120被预配置。一个中继节点120被配置为通过特定波长的上行链路接收数据。弯管信道被添加该特定波长的光学路径140，数据经由预配置跳数的弯管信道被发送至另一中继节点120，并且其他中继节点120被配置为通过下行链路发送数据。考虑图1的实例。在该实例中，中继节点120包括星群110中的八个卫星SAT1至SAT8，并且用户130包括每一卫星的四个地面站(GS)。光学路径140包括八个光学链路，该光学路径140为双向并且光学路径140中的波长的数目恒定为六。奇数波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自由空间光通信网络(100)，包括串行光学通信中的中继节点(120)的星群(110)以形成光学路径(140)，所述中继节点被配置为将多个依赖于波长的光学的弯管信道波长多路复用至所述光学路径中以及从所述光学路径中被波长多路复用出来。

【技术特征摘要】
2015.07.06 US 14/792,5921.一种自由空间光通信网络(100)，包括串行光学通信中的中继节点(120)的星群(110)以形成光学路径(140)，所述中继节点被配置为将多个依赖于波长的光学的弯管信道波长多路复用至所述光学路径中以及从所述光学路径中被波长多路复用出来。2.根据权利要求1所述的网络，其中，所述中继节点中的每一个与次近邻通信而没有交叉链接至所述次近邻。3.根据权利要求1所述的网络，其中，所述中继节点串行连接以形成环结构。4.根据权利要求1所述的网络，其中，在每个所述弯管信道上传输的数据被重新放大但不被调制或解调。5.根据权利要求1所述的网络，其中，所述中继节点被预配置为根据信道波长移开、添加和经过所述弯管信道，从而所述网络中的所述弯管信道的信源和目的地是静态的。6.根据权利要求1所述的网络，其中，每个所述中继节点与波...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂芬·G·兰伯特，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US