在具有彎管(bent pipe)架構(gòu)的自由空間光學(xué)(FSO)通信網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)經(jīng)由光學(xué)空間鏈路在中繼節(jié)點(diǎn)之間傳遞。在每一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)處，數(shù)據(jù)被重新放大，但不被調(diào)制或解調(diào)制。

背景技術(shù)：

在地面站與中繼衛(wèi)星之間的光學(xué)鏈路上，因大氣的物理性質(zhì)而可能出現(xiàn)中斷(outage)(例如，云堵塞，而且晴空湍流影響嚴(yán)重到光學(xué)鏈路無法正常運(yùn)行)。通過高誤碼或總數(shù)據(jù)丟失來特征化中斷。在單一地面站處預(yù)測鏈路中斷時(shí)，可以通過端接現(xiàn)有光學(xué)鏈路并重新建立新光學(xué)鏈路來重新配置該網(wǎng)絡(luò)。

最近的重新配置方法費(fèi)時(shí)。重新建立新光學(xué)鏈路需要可能花費(fèi)幾分鐘來執(zhí)行的空間和信號(hào)獲取。隨著該重新配置的執(zhí)行，數(shù)據(jù)被緩沖以防止數(shù)據(jù)丟失。按照100Gbps數(shù)據(jù)速率和一分鐘切換時(shí)間，必須緩沖六兆兆比特?cái)?shù)據(jù)。來自該緩沖的增加等待時(shí)間影響了網(wǎng)絡(luò)通信量，并且增加了數(shù)據(jù)丟失的潛在性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在此，根據(jù)實(shí)施方式，一種用于自由空間光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)節(jié)點(diǎn)的方法，該方法包括以下步驟：在所述網(wǎng)絡(luò)的所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)中的至少一些節(jié)點(diǎn)之間利用彎管通道來中繼數(shù)據(jù)；以及即使在所述彎管通道不活動(dòng)時(shí)，也利用導(dǎo)引通道(pilot channel)來指向、獲取以及跟蹤，以繼續(xù)保持全部所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的視線。

在此，根據(jù)另一實(shí)施方式，一種用于自由空間光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)中的中繼節(jié)點(diǎn)的方法，該方法包括以下步驟：利用第一光學(xué)孔徑與所述網(wǎng)絡(luò)中的近伴隨節(jié)點(diǎn)建立第一光學(xué)鏈路，并且利用第二光學(xué)孔徑與所述網(wǎng)絡(luò)中的遠(yuǎn)伴隨節(jié)點(diǎn)建立第二光學(xué)鏈路。所述方法還包括以下步驟：經(jīng)由所述第一光學(xué)鏈路接收導(dǎo)引輸入(pilot-in)信號(hào)和彎管輸入(bent pipe-in)信號(hào)；利用所述導(dǎo)引輸入信號(hào)控制所述第一光學(xué)孔徑，以供指向、獲 取以及跟蹤，來繼續(xù)保持與所述近伴隨節(jié)點(diǎn)的光學(xué)視線；以及以光學(xué)方式重新放大所述彎管輸入信號(hào)，并且將該重新放大信號(hào)經(jīng)由所述第二光學(xué)鏈路發(fā)送至所述遠(yuǎn)伴隨節(jié)點(diǎn)。

在此，根據(jù)另一實(shí)施方式，一種用于自由空間光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)包括：第一終端，該第一終端用于與所述網(wǎng)絡(luò)中的近伴隨節(jié)點(diǎn)建立第一光學(xué)鏈路；和第二終端，該第二終端用于與所述網(wǎng)絡(luò)中的遠(yuǎn)伴隨節(jié)點(diǎn)建立第二光學(xué)鏈路。每一個(gè)終端包括：光學(xué)孔徑；動(dòng)力分接頭；該動(dòng)力分接頭用于分出經(jīng)由所述光學(xué)孔徑接收的導(dǎo)引輸入信號(hào)的一部分；以及孔徑控制處理器，該孔徑控制處理器用于將所述部分用于指向、獲取以及跟蹤，以繼續(xù)保持與其伴隨節(jié)點(diǎn)的光學(xué)視線。每一個(gè)終端還包括光學(xué)回路，該光學(xué)回路用于分離所述導(dǎo)引輸入信號(hào)與彎管輸入信號(hào)，并且重新放大所述彎管輸入信號(hào)，而不調(diào)制或解調(diào)制所述彎管輸入信號(hào)。

這些特征和功能可以在不同實(shí)施方式中獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)，或者可以在其它實(shí)施方式中組合。這些實(shí)施方式的進(jìn)一步細(xì)節(jié)可以參照下列描述和附圖而了解。

附圖說明

圖1是自由空間光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)和重新配置該網(wǎng)絡(luò)的方法的例示圖。

圖2是用于自由空間光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)的光學(xué)凈荷的示例的例示圖。

圖3是用于自由空間光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)的光學(xué)凈荷的另一示例的例示圖。

具體實(shí)施方式

對圖1進(jìn)行說明，其例示了具有彎管架構(gòu)的自由空間光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)100。網(wǎng)絡(luò)100包括端節(jié)點(diǎn)110和中繼節(jié)點(diǎn)120。端節(jié)點(diǎn)110包括地面站，而中繼節(jié)點(diǎn)120包括地球軌道上的中繼衛(wèi)星。出于例示的目的，圖1示出了四個(gè)地面站作為端節(jié)點(diǎn)110，和四個(gè)中繼衛(wèi)星作為中繼節(jié)點(diǎn)120。然而，網(wǎng)絡(luò)100不限于那些數(shù)量。

四個(gè)地面站處于位置A、B、C以及D。四個(gè)中繼衛(wèi)星處于位置W、X、Y以及Z。例如，如果衛(wèi)星未對地靜止或者地面站是移動(dòng)的，則這些位置可以移動(dòng)。

每一個(gè)節(jié)點(diǎn)110和120都可以經(jīng)由激光通信(lasercom)與網(wǎng)絡(luò)100中的一個(gè)或更多個(gè)其它節(jié)點(diǎn)110和120通信?？梢酝ㄟ^一個(gè)或更多個(gè)光學(xué)鏈路來執(zhí)行激光通信。

網(wǎng)絡(luò)100在節(jié)點(diǎn)110與120之間利用彎管通道來中繼數(shù)據(jù)。傳入信號(hào)通過中繼節(jié)點(diǎn) 120接收、重新放大，并中繼至另一節(jié)點(diǎn)110或120(例如，另一中繼位置，或地面站)。彎管通道上的數(shù)據(jù)未被任何中繼節(jié)點(diǎn)120調(diào)制或解調(diào)制。彎管通道可以在任何指定時(shí)間活動(dòng)或不活動(dòng)。例如，可能是不發(fā)送數(shù)據(jù)期間的時(shí)段。

考慮到按實(shí)線示出的端至端彎管通道1。通道1由下列位置處的節(jié)點(diǎn)之間的光學(xué)鏈路形成：A/W、W/X、X/Z以及Z/D。彎管通道1是雙向的。其允許數(shù)據(jù)在按第一波長(λ₁)的方向上和在按第二波長(λ₂)的相反方向上在位置A與D處的地面節(jié)點(diǎn)之間中繼。彎管通道1還可以在每一個(gè)方向上中繼附加波長。

網(wǎng)絡(luò)100還在節(jié)點(diǎn)110與120之間利用導(dǎo)引通道來中繼光學(xué)導(dǎo)引信號(hào)。導(dǎo)引通道具有清晰視線(即，沒有云，或被地球物理阻擋)。該導(dǎo)引通道專用于指向、獲取以及跟蹤(PAT)?？梢栽诿恳粋€(gè)節(jié)點(diǎn)110和120處調(diào)制/解調(diào)制導(dǎo)引信號(hào)。即使當(dāng)彎管通道不活動(dòng)時(shí)，也利用導(dǎo)引通道來指向、獲取以及跟蹤，以繼續(xù)保持全部節(jié)點(diǎn)110與120之間的視線。

該導(dǎo)引通道由成對節(jié)點(diǎn)之間的光學(xué)鏈路形成。這些光學(xué)鏈路覆蓋網(wǎng)絡(luò)100中的所有節(jié)點(diǎn)110和120?？紤]圖1的示例，光學(xué)鏈路形成在下列位置處的成對節(jié)點(diǎn)之間：A/W、W/X、B/X、C/X、X/Y、X/Z、C/Y，以及D/Z。如果衛(wèi)星上有足夠的資源可用(即，足夠的光學(xué)終端)并且衛(wèi)星視線未被地球阻擋，則可以建立其它光學(xué)鏈路(例如，Y/Z和W/Y)。

星座(constellation)管理方(例如，分布式命令和控制設(shè)施)可以使用該導(dǎo)引通道，直接與網(wǎng)絡(luò)100中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)110和120通信。該通信可以是直接的(例如，從位置B處的地面站至位置X處的中繼衛(wèi)星)，或者經(jīng)由跨通道鏈路(例如，從位置B處的地面站至位置Y處的衛(wèi)星)。

該導(dǎo)引通道可以是雙向的。通過每一個(gè)光學(xué)鏈路，第一導(dǎo)引信號(hào)在一個(gè)方向上按第一波長(λ_A)傳送，而第二導(dǎo)引信號(hào)在相反方向上按第二波長(λ_B)傳送。這兩個(gè)導(dǎo)引信號(hào)可以經(jīng)由波分復(fù)用(WDM)、頻分復(fù)用(FDM)、極化或某一其它方法而放置在同一信道上。

在節(jié)點(diǎn)110或120接收導(dǎo)引通道光學(xué)鏈路上的導(dǎo)引信號(hào)之后，所接收導(dǎo)引信號(hào)被解調(diào)制并處理。調(diào)制格式包括，但不限于：開關(guān)鍵控(OOK)、差分相移鍵控(DPSK)、以及脈沖位置調(diào)制(PPM)。該處理包括：利用該導(dǎo)引信號(hào)作為獲取和跟蹤信標(biāo)，以供建立和保持與發(fā)送導(dǎo)引信號(hào)的節(jié)點(diǎn)110或120的視線連接性的目的之用?？梢岳孟? 限探測器或其它角感測技術(shù)，對所接收視線角執(zhí)行空間跟蹤。

該導(dǎo)引通道用于執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)100的快速重新配置?？紤]位置D處的地面站與位置Z處的中繼衛(wèi)星之間的預(yù)測中斷的示例?？梢愿鶕?jù)收集信息(鏈路條件等)來預(yù)測中斷。

當(dāng)預(yù)測到中斷時(shí)，基于可用資源來標(biāo)識(shí)針對新彎管通道2的新的一組光學(xué)鏈路。如圖1所示，位置A和B處的地面站被標(biāo)識(shí)為端節(jié)點(diǎn)110，而位置W和X處的衛(wèi)星被標(biāo)識(shí)為新彎管通道2中的中繼節(jié)點(diǎn)120。一旦啟動(dòng)用于切換至新彎管通道2的命令，該新彎管通道2就因已經(jīng)通過導(dǎo)引通道建立的空間獲取而自動(dòng)活躍起來。(該新的一組光學(xué)鏈路可以被標(biāo)識(shí)，并且用于切換的命令可以通過網(wǎng)絡(luò)管理方或者駐留于衛(wèi)星外部的網(wǎng)絡(luò)管理方功能來啟動(dòng))。從而，該重新配置網(wǎng)絡(luò)100通過由光學(xué)鏈路A/W、W/X以及X/B形成的新彎管通道2(按點(diǎn)虛線示出)中繼數(shù)據(jù)。

因?yàn)椴粓?zhí)行空間重新獲取，所以重新配置網(wǎng)絡(luò)100是快速的。僅可能出現(xiàn)短暫中斷(需要小緩沖)，以在接收地面站處同步化數(shù)據(jù)接收時(shí)鐘。然而，所緩沖數(shù)據(jù)的量基本上少于常規(guī)重新配置。等待時(shí)間縮減，就好像丟失數(shù)據(jù)的機(jī)會(huì)。

導(dǎo)引通道用于除了快速重新配置以外的其它目的。導(dǎo)引通道上的數(shù)據(jù)可以包括遙測和命令數(shù)據(jù)。該導(dǎo)引通道可以用于在中繼節(jié)點(diǎn)120與端節(jié)點(diǎn)110之間傳遞命令和低速率遙測。

導(dǎo)引通道上的數(shù)據(jù)可以包括涉及鏈路健康的數(shù)據(jù)。該鏈路健康數(shù)據(jù)可以用于監(jiān)測鏈路條件，如大氣和云影響、衰落統(tǒng)計(jì)、以及信號(hào)強(qiáng)度。

導(dǎo)引通道可以用于向任務(wù)管理方傳送彎管通道狀態(tài)(例如，所接收的平均功率)，或者提供該數(shù)據(jù)，以供在端至端信道編碼和解碼中使用。

導(dǎo)引通道可以向網(wǎng)絡(luò)100中的所有中繼節(jié)點(diǎn)120提供數(shù)據(jù)。用于特殊衛(wèi)星的數(shù)據(jù)可以通過需要其的具體衛(wèi)星來去除。如果從導(dǎo)引通道去除數(shù)據(jù)，則將該數(shù)據(jù)的余項(xiàng)被重新調(diào)制并且發(fā)送至其它衛(wèi)星。在該另選例中，將該數(shù)據(jù)發(fā)送至所有衛(wèi)星，并且每一個(gè)衛(wèi)星僅操作針對其鍵入的數(shù)據(jù)。該另選方法不需要重新調(diào)制，但其占據(jù)更多帶寬，

每一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)120都可以將數(shù)據(jù)添加至導(dǎo)引通道。如果數(shù)據(jù)被添加至導(dǎo)引信號(hào)，則該導(dǎo)引信號(hào)被重新調(diào)制并中繼。

導(dǎo)引通道可以具有比彎管通道顯著更低的數(shù)據(jù)速率。例如，彎管通道的數(shù)據(jù)速率可以為100Gbps，而導(dǎo)引通道具有小于1Mbps的數(shù)據(jù)速率。

導(dǎo)引通道的添加可以以最小權(quán)重懲罰(weight penalty)來實(shí)現(xiàn)。添加了最小量的 硬件。該添加包括光學(xué)切換回路，如光學(xué)分插(add/drop)復(fù)用器和波導(dǎo)管、調(diào)制解調(diào)器、以及處理器。導(dǎo)引通道和彎管通道可以共用同一光學(xué)鏈路。在接收到傳入光學(xué)信號(hào)之后，光學(xué)切換回路分離導(dǎo)引信號(hào)與彎管信號(hào)。調(diào)制解調(diào)器解調(diào)制導(dǎo)引信號(hào)，以生成電導(dǎo)引輸入信號(hào)，并且處理器處理該電導(dǎo)引輸入信號(hào)。如果處理器向?qū)б斎胄盘?hào)添加信息或去除來自該導(dǎo)引輸入信號(hào)的信息，則調(diào)制解調(diào)器重新調(diào)制該電信號(hào)，以生成光學(xué)導(dǎo)引輸出(pilot-out)信號(hào)，并且光學(xué)切換回路組合該導(dǎo)引輸出信號(hào)與彎管信號(hào)。

下面，對圖2進(jìn)行說明，其例示了在網(wǎng)絡(luò)100的節(jié)點(diǎn)110或120上的光學(xué)凈荷200的示例。粗實(shí)線表示光學(xué)路徑，而虛線表示電信號(hào)路徑。攜帶光學(xué)凈荷200的節(jié)點(diǎn)110或120將被稱為本地節(jié)點(diǎn)。

圖2的凈荷200包括第一和第二光學(xué)終端210。第一光學(xué)終端210與近伴隨(nearcompanion)節(jié)點(diǎn)通信，而第二終端210與遠(yuǎn)伴隨(far companion)節(jié)點(diǎn)通信。該凈荷200可以包括：附加終端210，和用于在終端210之間路由信號(hào)的NxN開關(guān)(未示出)。

在圖2中，每一個(gè)終端210的導(dǎo)引通道和彎管通道都被示出為活動(dòng)的。即，每一個(gè)終端210接收光學(xué)導(dǎo)引輸入信號(hào)和光學(xué)彎管輸入信號(hào)，并且發(fā)送光學(xué)導(dǎo)引輸出信號(hào)和光學(xué)彎管輸出(bent pipe-out)信號(hào)。

第一終端210包括：萬向光學(xué)孔徑212(例如萬向望遠(yuǎn)鏡)、獲取動(dòng)力分接頭214、獲取角檢測器216、以及控制處理器218。獲取動(dòng)力分接頭214分出(bleed)光學(xué)導(dǎo)引輸入信號(hào)的一部分，并將該部分發(fā)送至獲取角檢測器216，其在空間上獲取該光學(xué)導(dǎo)引輸入信號(hào)。獲取角檢測器216將電誤差信號(hào)發(fā)送至控制處理器218，其操縱光學(xué)孔徑212，以建立并保持與近伴隨節(jié)點(diǎn)的視線。

在圖2的凈荷200中，光學(xué)導(dǎo)引輸入信號(hào)服務(wù)除了PAT以外的其它功能。該光學(xué)導(dǎo)引輸入信號(hào)還攜帶遙測和命令數(shù)據(jù)。

在第一終端210中，光學(xué)彎管輸入信號(hào)和導(dǎo)引輸入信號(hào)跟隨從獲取動(dòng)力分接頭214起至二色發(fā)送/接收(Tx/Rx)分束器220，并接著至自由空間至光學(xué)耦合器/章動(dòng)器222的光學(xué)路徑。該耦合器/章動(dòng)器222通過針對光學(xué)導(dǎo)引輸入信號(hào)(并且還針對彎管輸入信號(hào))的空間章動(dòng)，來施加抖動(dòng)。彎管輸入信號(hào)和調(diào)制導(dǎo)引輸入信號(hào)通過低噪聲光學(xué)放大器224放大，以建立針對導(dǎo)引輸入信號(hào)的低噪聲接收器前端。該低噪聲放大還將導(dǎo)引輸入信號(hào)和彎管輸入信號(hào)提升至可以在凈荷200上被路由的水平。

光學(xué)解復(fù)用器226分離彎管輸入信號(hào)與導(dǎo)引輸入信號(hào)。該光學(xué)解復(fù)用器226可以是波長解復(fù)用器，假設(shè)導(dǎo)引信號(hào)波長從彎管波長在頻率上充分分離，以使不出現(xiàn)串?dāng)_并且希望沒有畸變。

該光學(xué)導(dǎo)引輸入信號(hào)被分裂并且發(fā)送至導(dǎo)引信號(hào)檢測器228和接收導(dǎo)引動(dòng)力檢測器229。該接收導(dǎo)引動(dòng)力檢測器229按正交感測導(dǎo)引輸入信號(hào)上的抖動(dòng)，以導(dǎo)出目標(biāo)相關(guān)功率(power on target)。該目標(biāo)相關(guān)功率可以用于校正發(fā)送視線(LOS)與接收LOS之間的未對準(zhǔn)(例如，歸因于熱漂移)。

考慮下列示例。控制處理器218使用如下的控制，其具有用于光學(xué)孔徑212的射束轉(zhuǎn)向器的高頻內(nèi)回路，和用于光學(xué)孔徑212的萬向節(jié)的低頻外回路。接收導(dǎo)引動(dòng)力檢測器229按正交感測導(dǎo)引輸入信號(hào)上的抖動(dòng)，以測量導(dǎo)引輸入信號(hào)針對接收LOS的角偏移。如果導(dǎo)引輸入信號(hào)未被真正視軸化(boresighted)，則該角誤差用于接近外部回路，以保持校正發(fā)送LOS與接收LOS之間的漂移。該漂移校正可以在導(dǎo)引鏈路活動(dòng)時(shí)加以執(zhí)行。

該導(dǎo)引信號(hào)檢測器228檢測光學(xué)導(dǎo)引輸入信號(hào)，并將電導(dǎo)引輸入信號(hào)發(fā)送至導(dǎo)引調(diào)制器230。導(dǎo)引調(diào)制器230解調(diào)制該電導(dǎo)引輸入信號(hào)，并生成被發(fā)送至中央處理器240的電信號(hào)。該導(dǎo)引輸入信號(hào)可以交織并且進(jìn)行前向糾錯(cuò)編碼，以幫助傳送通過大氣衰落通道。中央處理器240對該信號(hào)進(jìn)行解交織并進(jìn)行解碼，以提取消息內(nèi)容。

中央處理器240可以被配置成，針對每一個(gè)終端210執(zhí)行下列功能：在網(wǎng)絡(luò)中的衛(wèi)星與地面站之間的遙測和命令信息傳遞、信道質(zhì)量/魯棒性測量、信道衰落統(tǒng)計(jì)表述、前向糾錯(cuò)和編碼、交織和解交織、以及目標(biāo)相關(guān)PAT返回通道動(dòng)力信令。

該遙測和命令數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)重新配置期間被使用，以指令一個(gè)或更多個(gè)終端210與不同伴隨節(jié)點(diǎn)建立光學(xué)鏈路。該遙測和命令數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)不同的伴隨節(jié)點(diǎn)，并且中央處理器240命令控制處理器218建立光學(xué)鏈路。中央處理器240和控制處理器218可以通過命令和遙測總線(未示出)來通信。

根據(jù)調(diào)制解調(diào)器中的信號(hào)強(qiáng)度和誤碼來推斷信道質(zhì)量。信道質(zhì)量可以添加至導(dǎo)引輸出信號(hào)作為返回遙測。根據(jù)對信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行采樣來推斷衰落統(tǒng)計(jì)。衰落統(tǒng)計(jì)也可以添加至導(dǎo)引輸出信號(hào)作為返回遙測。

信道質(zhì)量/魯棒性測量、信道衰落統(tǒng)計(jì)表述、以及目標(biāo)相關(guān)功率信令可以添加至電導(dǎo)引輸出信號(hào)。命令和遙測數(shù)據(jù)也可以添加至電導(dǎo)引輸出信號(hào)，除了可以排除專用 于本地節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)以外。

中央處理器240向?qū)б{(diào)制解調(diào)器230發(fā)送電導(dǎo)引輸出信號(hào)，以供調(diào)制。在導(dǎo)引調(diào)制解調(diào)器230中，交織和前向糾錯(cuò)可以在調(diào)制之前添加至導(dǎo)引輸出信號(hào)，以幫助減輕針對導(dǎo)引信道的任何潛在信道衰落影響。

來自導(dǎo)引調(diào)制解調(diào)器230的信號(hào)驅(qū)動(dòng)導(dǎo)引激光器232，其生成光學(xué)導(dǎo)引輸出信號(hào)。光學(xué)復(fù)用器234組合光學(xué)導(dǎo)引輸出信號(hào)與光學(xué)解復(fù)用器226的光學(xué)輸出(彎管輸入信號(hào))。光學(xué)復(fù)用器234的輸出通過高功率光學(xué)放大器236重新放大。

高功率光學(xué)放大器236的光學(xué)輸出被發(fā)送至第二終端210的二色Tx/Rx分束器220。該重新放大的信號(hào)被傳遞通過Tx/Rx分束器220和獲取動(dòng)力分接頭214，并接著經(jīng)由萬向光學(xué)孔徑212傳送至遠(yuǎn)伴隨節(jié)點(diǎn)。

在每一個(gè)終端210中，發(fā)送至接收隔離(transmit-to-receive isolation)是重要的，以使傳出導(dǎo)引信號(hào)不干涉?zhèn)魅雽?dǎo)引信號(hào)。該隔離可以經(jīng)由波長分離來實(shí)現(xiàn)，并且可以使用極化、空間分離(利用分離發(fā)送和接收孔徑)以及定時(shí)(當(dāng)接收器正在監(jiān)聽時(shí)遮沒(blanking)發(fā)送器)。

第一和第二終端210利用同一組件，盡管該組件可以利用不同尺寸化孔徑和不同高功率放大器來不同地配置。另外，地面站可以具有自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)。

光學(xué)凈荷200不限于兩個(gè)終端210。地面節(jié)點(diǎn)或衛(wèi)星的不同配置可以具有不同數(shù)據(jù)的終端。然而，通過中央命令和遙測處理器來處理并路由所有命令和遙測。

下面，對圖3進(jìn)行說明，其例示了其中導(dǎo)引輸入信號(hào)被單獨(dú)用于PAT的凈荷300。每一個(gè)終端310都包括和圖2的終端210相同的組件，除了導(dǎo)引信號(hào)檢測器228和導(dǎo)引調(diào)制解調(diào)器230以外。

二色發(fā)送/接收(Tx/Rx)分束器320將光學(xué)信號(hào)發(fā)送至高功率光學(xué)放大器336，以供重新放大。高功率光學(xué)放大器336的光學(xué)輸出被發(fā)送至第二終端310的二色發(fā)送/接收(Tx/Rx)分束器320。

在圖2和圖3的凈荷200和300中，即使彎管通道不活動(dòng)，也繼續(xù)保持與近伴隨節(jié)點(diǎn)和遠(yuǎn)伴隨節(jié)點(diǎn)的視線。

而且，本公開包括根據(jù)下列條款的實(shí)施方式：

條款1：一種用于自由空間光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)節(jié)點(diǎn)的方法，該方法包括以下步驟：在所述網(wǎng)絡(luò)的所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)中的至少一些節(jié)點(diǎn)之間利用彎管通道來中繼數(shù)據(jù)； 以及即使在所述彎管通道不活動(dòng)時(shí)，也利用導(dǎo)引通道來指向、獲取以及跟蹤，以繼續(xù)保持全部所述多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的視線。

條款2：根據(jù)條款1所述的方法，其中，在所述彎管通道上中繼的所述數(shù)據(jù)被重新放大，但不被調(diào)制或解調(diào)制。

條款3：根據(jù)條款1所述的方法，其中，所述導(dǎo)引通道具有比所述彎管通道顯著低的數(shù)據(jù)速率。

條款4：根據(jù)條款1所述的方法，所述方法還包括重新配置所述網(wǎng)絡(luò)的步驟，包括以下步驟：利用所述導(dǎo)引通道來標(biāo)識(shí)用于新彎管通道的新的一組光學(xué)鏈路；以及切換至所述新彎管通道；由此，已經(jīng)通過所述導(dǎo)引通道來建立針對所述新彎管通道的空間獲取。

條款5：根據(jù)條款1所述的方法，其中，針對每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，將所述導(dǎo)引通道上的導(dǎo)引輸入信號(hào)用作指向、獲取以及跟蹤，以繼續(xù)保持與近伴隨節(jié)點(diǎn)的接收視線(LOS)。

條款6：根據(jù)條款5所述的方法，其中，所述導(dǎo)引輸入信號(hào)攜帶遙測和命令數(shù)據(jù)，而彎管輸入信號(hào)攜帶所述彎管通道上的所述數(shù)據(jù)；并且其中，所述導(dǎo)引輸入信號(hào)以光學(xué)方式與所述彎管輸入信號(hào)分離，并且被解調(diào)制；并且其中，處理所述遙測和命令數(shù)據(jù)。

條款7：根據(jù)條款6所述的方法，所述方法還包括以下至少一個(gè)步驟：將數(shù)據(jù)添加至所述導(dǎo)引通道和從所述導(dǎo)引通道去除數(shù)據(jù)，以生成電導(dǎo)引輸出信號(hào)；并且其中，光學(xué)導(dǎo)引輸出信號(hào)由所述電導(dǎo)引輸出信號(hào)形成，并且與所述彎管輸入信號(hào)組合。

條款8：根據(jù)條款7所述的方法，其中，將鏈路健康數(shù)據(jù)和彎管信道狀態(tài)中的至少一個(gè)添加至所述導(dǎo)引信道。

條款9：根據(jù)條款5所述的方法，所述方法還包括以下步驟：將抖動(dòng)添加至所述導(dǎo)引輸入信號(hào)；從所述抖動(dòng)導(dǎo)出目標(biāo)相關(guān)功率；以及利用所述目標(biāo)相關(guān)功率來校正發(fā)送LOS與接收LOS之間的未對準(zhǔn)。

條款10：根據(jù)條款9所述的方法，其中，所述發(fā)送LOS利用高頻回路和低頻回路來控制，并且其中，所述目標(biāo)相關(guān)功率用于接近所述低頻回路。

條款11：一種用于自由空間光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)中的中繼節(jié)點(diǎn)的方法，該方法包括以下步驟：利用第一光學(xué)孔徑與所述網(wǎng)絡(luò)中的近伴隨節(jié)點(diǎn)建立第一光學(xué)鏈路，并且利用第二光學(xué)孔徑與所述網(wǎng)絡(luò)中的遠(yuǎn)伴隨節(jié)點(diǎn)建立第二光學(xué)鏈路；經(jīng)由所述第一光學(xué)鏈路接 收導(dǎo)引輸入信號(hào)和彎管輸入信號(hào)；利用所述導(dǎo)引輸入信號(hào)控制所述第一光學(xué)孔徑，以供指向、獲取以及跟蹤，來繼續(xù)保持與所述近伴隨節(jié)點(diǎn)的光學(xué)視線；以及以光學(xué)方式重新放大所述彎管輸入信號(hào)，并且將該重新放大信號(hào)經(jīng)由所述第二光學(xué)鏈路發(fā)送至所述遠(yuǎn)伴隨節(jié)點(diǎn)。

條款12：一種用于自由空間光學(xué)通信網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)包括：第一終端，該第一終端用于與所述網(wǎng)絡(luò)中的近伴隨節(jié)點(diǎn)建立第一光學(xué)鏈路；和第二終端，該第二終端用于與所述網(wǎng)絡(luò)中的遠(yuǎn)伴隨節(jié)點(diǎn)建立第二光學(xué)鏈路；

其中，每一個(gè)終端都包括：光學(xué)孔徑；動(dòng)力分接頭；該動(dòng)力分接頭用于分出經(jīng)由所述光學(xué)孔徑接收的導(dǎo)引輸入信號(hào)的一部分；以及孔徑控制處理器，該孔徑控制處理器用于將所述部分用于指向、獲取以及跟蹤，以繼續(xù)保持與其伴隨節(jié)點(diǎn)的光學(xué)視線；并且

其中，每一個(gè)終端還包括光學(xué)回路，該光學(xué)回路用于分離所述導(dǎo)引輸入信號(hào)與彎管輸入信號(hào)，并且重新放大所述彎管輸入信號(hào)，而不調(diào)制或解調(diào)制所述彎管輸入信號(hào)。

條款13：根據(jù)條款12所述的節(jié)點(diǎn)，其中，所述第一終端將其重新放大的彎管輸入信號(hào)發(fā)送至所述第二終端，以供光學(xué)傳送至所述遠(yuǎn)伴隨節(jié)點(diǎn)；并且其中，所述第二終端將其重新放大的彎管輸入信號(hào)發(fā)送至所述第一終端，以供光學(xué)傳送至所述近伴隨節(jié)點(diǎn)。

條款14：根據(jù)條款12所述的節(jié)點(diǎn)，所述節(jié)點(diǎn)還包括：中央處理器，該中央處理器由所述第一終端和所述第二終端共用；其中，每一個(gè)終端還包括調(diào)制解調(diào)器，該調(diào)制解調(diào)器用于對所分離的導(dǎo)引輸入信號(hào)進(jìn)行解調(diào)制，并將電導(dǎo)引輸入信號(hào)發(fā)送至所述中央處理器。

條款15：根據(jù)條款14所述的節(jié)點(diǎn)，其中，所述電導(dǎo)引輸入信號(hào)攜帶遙測和命令數(shù)據(jù)，并且其中，所述中央處理器被配置成處理所述命令和遙測數(shù)據(jù)，以執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)重新配置。

條款16：根據(jù)條款14所述的節(jié)點(diǎn)，其中，所述中央處理器被配置成，修改所述電導(dǎo)引輸入信號(hào)，以添加和/或去除數(shù)據(jù)；并且

其中，每一個(gè)終端都包括：調(diào)制解調(diào)器，該調(diào)制解調(diào)器用于重新調(diào)制所述修改信號(hào)，以生成光學(xué)導(dǎo)引輸出信號(hào)；以及光學(xué)回路，該光學(xué)回路用于組合所述光學(xué)導(dǎo)引輸出信號(hào)與重新放大的所述彎管信號(hào)。

條款17：根據(jù)條款16所述的節(jié)點(diǎn)，其中，所述中央處理器被配置成，添加鏈路健康數(shù)據(jù)和彎管信道狀態(tài)中的至少一個(gè)。

條款18：根據(jù)條款16所述的節(jié)點(diǎn)，其中，所述中央處理器被配置成，去除節(jié)點(diǎn)專用數(shù)據(jù)。

條款19：根據(jù)條款12所述的節(jié)點(diǎn)，其中，每一個(gè)終端還包括光學(xué)耦合器/章動(dòng)器，該光學(xué)耦合器/章動(dòng)器用于在光學(xué)分離所述彎管輸入信號(hào)與光學(xué)導(dǎo)引輸入信號(hào)之前，將抖動(dòng)添加至所述光學(xué)導(dǎo)引輸入信號(hào)；接收導(dǎo)引動(dòng)力檢測器，該接收導(dǎo)引動(dòng)力檢測器用于確定目標(biāo)相關(guān)功率；并且其中，所述孔徑控制處理器使用所述目標(biāo)相關(guān)功率，來校正發(fā)送與接收視線之間的未對準(zhǔn)。

條款20：根據(jù)條款19所述的節(jié)點(diǎn)，其中，所述孔徑控制處理器使用具有高頻內(nèi)回路和低頻外回路的控制；并且其中，所述目標(biāo)相關(guān)功率被用于接近所述低頻回路。