[發(fā)明專利]大范圍多節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收的雙向自由空間激光通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810078312.2
• 申請(qǐng)日: 2018-01-26
• 公開（公告）號(hào): CN108306684B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高士明;江荷馨;馮湘蓮;吳志航;王天樞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B10/118
• 分類號(hào): H04B10/118;H04J14/02;H04B7/185
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發(fā)明公開了一種大范圍多節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收的雙向自由空間激光通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)處設(shè)收發(fā)終端，多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間設(shè)中心路由節(jié)點(diǎn)，中心路由節(jié)點(diǎn)連接各個(gè)收發(fā)終端；中心路由節(jié)點(diǎn)包括外轉(zhuǎn)盤、中心處理器、內(nèi)轉(zhuǎn)盤和波分解復(fù)用器；外轉(zhuǎn)盤的外端口對(duì)準(zhǔn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的收發(fā)終端，各個(gè)外端口經(jīng)信號(hào)傳輸處理組件連接中心處理器；內(nèi)轉(zhuǎn)盤上布置波分解復(fù)用器，中心處理器和電機(jī)連接并控制電機(jī)運(yùn)行帶動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)將波分解復(fù)用器的輸入出端對(duì)準(zhǔn)外轉(zhuǎn)盤上的外端口。本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離、低功耗、多點(diǎn)多信號(hào)的同時(shí)自由空間激光傳輸?shù)耐瑫r(shí)，解決了以往方案中收發(fā)終端無(wú)法自由切換的技術(shù)難題，構(gòu)建了可雙向傳輸信息的星形網(wǎng)絡(luò)，對(duì)現(xiàn)代空間激光通信組網(wǎng)具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自由空間激光通信技術(shù)，尤其是涉及了一種大范圍多節(jié)點(diǎn)可同時(shí)接收的雙向空間激光通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

自由空間激光通信是當(dāng)今一種新興的通信技術(shù)，以激光作為載體，在大氣或真空中傳遞數(shù)據(jù)信息，兼具光纖通信和微波通信的優(yōu)勢(shì)，是一種高速、便捷、安全、組網(wǎng)靈活的現(xiàn)代通信技術(shù)。隨著科技發(fā)展，人類空間活動(dòng)逐漸增多，衛(wèi)星-衛(wèi)星間及衛(wèi)星-地面間的通信數(shù)據(jù)量逐年增大，所需覆蓋范圍也越來(lái)越廣，大量科學(xué)數(shù)據(jù)都需要依靠大容量、高速率、長(zhǎng)距離的空間信息傳輸技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，在此背景下，自由空間激光通信逐漸在導(dǎo)航定位、航空運(yùn)輸、航天測(cè)控，甚至是對(duì)地觀測(cè)和深空探測(cè)等方面，展露出巨大的應(yīng)用潛力。

目前的多點(diǎn)間空間通信網(wǎng)絡(luò)仍主要采用微波的方式，在載波頻率的限制下，其傳輸速率從原理上最多只能達(dá)到百M(fèi)b/s量級(jí)。相比之下，自由空間激光通信既采用空間的通信方式，自由靈活，又利用激光作為載波，保證大通信容量、高速傳輸，是進(jìn)行空間高速率多點(diǎn)間通信組網(wǎng)的絕佳選擇。

目前國(guó)內(nèi)外尚未見到系統(tǒng)可行的空間激光通信網(wǎng)絡(luò)方案報(bào)道，一些單點(diǎn)到多點(diǎn)的自由空間激光通信系統(tǒng)方案被相繼提出，如2013年Abisayo O.Aladeloba等提出一種適用于接入網(wǎng)的波分復(fù)用一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)FSO網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、2016年姜會(huì)林課題組提出以新型光學(xué)天線搭建一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)同時(shí)空間激光通信系統(tǒng)的方案，2017年Stephen G.Lambert的一項(xiàng)專利中提到了彎管式鏈路搭建的組網(wǎng)方案等等，這些組網(wǎng)方案節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性靈活性不高，且設(shè)計(jì)復(fù)雜成本昂貴，搭建鏈路的可行性還存在疑問(wèn)。因此，本發(fā)明基于波分解復(fù)用中心路由節(jié)點(diǎn)技術(shù)，提出一種大范圍多節(jié)點(diǎn)可同時(shí)接收的雙向空間激光通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該方案解決了單點(diǎn)到多點(diǎn)通信中傳輸鏈路不可逆的問(wèn)題，具有終端移動(dòng)性高、可靈活切換傳輸信道、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單明了和通信覆蓋范圍大幅擴(kuò)大等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足空間激光多點(diǎn)間靈活通信的需要。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種大范圍多節(jié)點(diǎn)同時(shí)接收的雙向自由空間激光通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，采用星形連接，實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)向多點(diǎn)同時(shí)傳輸信息的目的，并支持雙向收發(fā)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明包括收發(fā)終端和中心路由節(jié)點(diǎn)，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)處設(shè)置收發(fā)終端，多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間設(shè)置中心路由節(jié)點(diǎn)，通過(guò)中心路由節(jié)點(diǎn)連接各個(gè)收發(fā)終端；所述的中心路由節(jié)點(diǎn)包括外轉(zhuǎn)盤、中心處理器、內(nèi)轉(zhuǎn)盤和波分解復(fù)用器；外轉(zhuǎn)盤上設(shè)有N個(gè)外端口，N個(gè)外端口沿外轉(zhuǎn)盤周向等間隔均布布置在外轉(zhuǎn)盤的外周面，各個(gè)外端口分別對(duì)準(zhǔn)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的收發(fā)終端，各個(gè)外端口經(jīng)各自的信號(hào)傳輸處理組件連接到中心處理器；內(nèi)轉(zhuǎn)盤上布置有一個(gè)1×(N-1)的波分解復(fù)用器，波分解復(fù)用器的一個(gè)輸入端和(N-1)個(gè)輸出端沿內(nèi)轉(zhuǎn)盤周向等間隔均布布置在內(nèi)轉(zhuǎn)盤外周面上；內(nèi)轉(zhuǎn)盤底部與電機(jī)的輸出軸連接，中心處理器和電機(jī)連接并控制電機(jī)運(yùn)行帶動(dòng)內(nèi)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)將波分解復(fù)用器的輸入端和輸出端對(duì)準(zhǔn)所需要對(duì)準(zhǔn)的外轉(zhuǎn)盤上的外端口。

所述外轉(zhuǎn)盤和內(nèi)轉(zhuǎn)盤同軸心布置。

所述的外端口接收從收發(fā)終端發(fā)射出的光束或者發(fā)射出光束到收發(fā)終端。

所述的外端口作為接收端，接收從收發(fā)終端發(fā)射出的光束，經(jīng)膜系波分解復(fù)用器分束后入射到波分解復(fù)用器，通過(guò)波分解復(fù)用器分路后再分別進(jìn)入其余各個(gè)膜系波分解復(fù)用器，再傳輸?shù)狡溆喔鱾€(gè)收發(fā)終端。