[發(fā)明專利]一種自由空間光通信的多路聚合通信方式

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110388746.4
• 申請(qǐng)日: 2021-04-12
• 公開（公告）號(hào): CN113114348B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張曉鵬;林海;林秀玉;陳鵬;游偉琳;曹宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福州市納飛光電科技有限公司
• 主分類號(hào): H04B10/032
• 分類號(hào): H04B10/032;H04B10/038;H04B10/116
• 代理公司: 福州市鼓樓區(qū)年盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 35254
• 代理人: 謝名海

1.一種自由空間光通信的多路聚合通信方式，其特征在于：包括FPGA高速收發(fā)單元、FPGA負(fù)載均衡單元、FPGA硬核處理器、遠(yuǎn)距離無線電定向傳輸模塊、若干個(gè)光電/電光轉(zhuǎn)換器和槍頭收發(fā)器陣列；

所述FPGA高速收發(fā)單元提供多通道光電/電光轉(zhuǎn)換器控制器和單通道無線電模塊控制器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)模塊的運(yùn)行狀態(tài)，并反饋給FPGA負(fù)載均衡單元；

所述FPGA負(fù)載均衡單元為FPGA高速收發(fā)單元提供接入數(shù)據(jù)的并行拆分發(fā)送和數(shù)據(jù)并行接收重組功能，所述FPGA負(fù)載均衡單元根據(jù)光電/電光轉(zhuǎn)換器實(shí)時(shí)工作狀態(tài)，動(dòng)態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)發(fā)送和接收策略，優(yōu)先使用激光鏈路負(fù)載均衡并行傳輸，在光鏈路全部失效后，啟用遠(yuǎn)距離無線電定向傳輸；

所述FPGA硬核處理器提供多樣化的FSOC系統(tǒng)用戶數(shù)據(jù)高速接入方式，并提供數(shù)據(jù)加密和差錯(cuò)重傳機(jī)制；

所述槍頭收發(fā)器陣列用于將FSOC系統(tǒng)多組光電/電光轉(zhuǎn)換器的末級(jí)激光輸入/輸出通道，集成到統(tǒng)一的FSOC發(fā)射槍頭，所述槍頭收發(fā)器陣列的收發(fā)孔采用等間距六邊形圓盤結(jié)構(gòu)布局，孔間距大于常見的飛鳥體積，能有效避免因飛鳥、樹葉等小型空中障礙物遮擋造成通訊故障問題，同時(shí)確保所有自由空間光通信均能統(tǒng)一平行旋轉(zhuǎn)和平行對(duì)準(zhǔn)，提高多路自由空間光通信的穩(wěn)定；

該多路聚合通信方式具體包括以下步驟：

(1)任意兩個(gè)FSOC設(shè)備之間使用3個(gè)通道的自由空間光通訊主用連接和1個(gè)通道的遠(yuǎn)距離無線電定向備用連接，自由空間光通訊連接由設(shè)備的光電/電光轉(zhuǎn)換器完成，遠(yuǎn)距離無線電定向連接由設(shè)備的遠(yuǎn)距離無線電定向傳輸模塊完成；

(2)用戶數(shù)據(jù)通過兩個(gè)設(shè)備的“接入A端口”和“接入B端口”接入；

(4)FPGA高速收發(fā)單元完成獨(dú)立模塊的收發(fā)控制，并實(shí)時(shí)采集光電/電光轉(zhuǎn)換器運(yùn)行狀態(tài)，該運(yùn)行狀態(tài)會(huì)及時(shí)反饋給FPGA負(fù)載均衡單元，F(xiàn)PGA負(fù)載均衡單元根據(jù)該狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)均衡策略；

(5)發(fā)送端FSOC設(shè)備的FPGA硬核處理器接收用戶傳來的數(shù)據(jù)，加密后通過內(nèi)部總線傳送給FPGA負(fù)載均衡單元，F(xiàn)PGA負(fù)載均衡單元根據(jù)光電/電光轉(zhuǎn)換器實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，將加密后的用戶數(shù)據(jù)包動(dòng)態(tài)拆分給各個(gè)光電/電光轉(zhuǎn)換器發(fā)送端口，由FPGA高速收發(fā)單元完成自由空間光通訊的并行發(fā)送；

(6)接收端FSOC設(shè)備的FPGA高速收發(fā)單元收到遠(yuǎn)程自由空間光通訊數(shù)據(jù)，通過內(nèi)部總線將并行數(shù)據(jù)回傳給FPGA負(fù)載均衡單元完成數(shù)據(jù)包動(dòng)態(tài)重組，并由FPGA負(fù)載均衡單元將重組后的數(shù)據(jù)回傳給FPGA硬核處理器完成數(shù)據(jù)解密，并回傳給用戶接入端口；

(7)自由空間光通訊的3路輸出端口在收發(fā)孔1、收發(fā)孔2和收發(fā)孔3上的位置保持三者近似平行安裝，由于自由空間光通訊的激光在遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)具有發(fā)散特性，能彌補(bǔ)范圍內(nèi)的工裝誤差，確保FSOC目標(biāo)系統(tǒng)的接收槍頭能有效接收；

(8)槍頭收發(fā)器陣列由方位運(yùn)動(dòng)單元和俯仰運(yùn)動(dòng)單元協(xié)調(diào)控制，F(xiàn)SOC系統(tǒng)3個(gè)通道的自由空間光通訊均能平行指向同一個(gè)FSOC目標(biāo)系統(tǒng)的接收槍頭；

(9)任意一路FSOC自由空間光通訊對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)系統(tǒng)后，其余兩路自由空間光通訊也會(huì)同時(shí)對(duì)準(zhǔn)，即可實(shí)現(xiàn)聚合通信。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自由空間光通信的多路聚合通信方式，其特征在于：所述步驟(1)中兩個(gè)FSOC設(shè)備默認(rèn)使用自由空間光通訊連接，遠(yuǎn)距離無線電定向傳輸模塊連接處于待機(jī)狀態(tài)，遠(yuǎn)距離無線電定向傳輸模塊僅在自由空間光通訊失效時(shí)激活，在自由空間光通訊恢復(fù)后轉(zhuǎn)為待機(jī)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自由空間光通信的多路聚合通信方式，其特征在于：所述步驟(2)中接入端口類型支持多樣化接入，可由用戶指定。