[發明專利]一種自由空間光通信的多路聚合通信方式

有效

• 申請號: 202110388746.4
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113114348B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 張曉鵬;林海;林秀玉;陳鵬;游偉琳;曹宇
• 申請（專利權）人: 福州市納飛光電科技有限公司
• 主分類號: H04B10/032
• 分類號: H04B10/032;H04B10/038;H04B10/116
• 代理公司: 福州市鼓樓區年盛知識產權代理事務所(普通合伙) 35254
• 代理人: 謝名海

本發明公開了一種自由空間光通信的多路聚合通信方式，包括FPGA高速收發單元、FPGA負載均衡單元、FPGA硬核處理器、遠距離無線電定向傳輸模塊、若干個光電/電光轉換器和槍頭收發器陣列，該方式具有多個激光通信冗余鏈路，可規避小型空中移動物體帶來的激光通信故障問題，同時該方式具有遠距離無線電定向通訊功能，可在極端天氣環境，激光鏈路全失效的條件下，啟用無線電備份鏈路傳輸，減少因不可抗力因素帶來的損失，較現有技術相比，該方法可大幅提高FSOC系統可靠性。

技術領域：

本發明涉及自由空間光通信領域，尤其涉及一種自由空間光通信的多路聚合通信方式。

背景技術：

光信號不僅可以在光纖中傳播，也能在空氣里傳播，而且更加方便快捷，在業內，無線光通信的正式稱謂叫自由空間光通信(FSOC)，其指代以光波為載體，在真空或大氣中傳遞信息的通信技術，其與光纖通信相比，極具成本上的優勢，自由空間光通信在軍事和民用領域都有著廣泛的應用前景，隨著自由空間光通信技術的廣泛應用，對光無線通信系統的管理需求也日益增加。

由于FOSC光信號是裸露在大氣中進行傳輸的，因此容易受到暴雨、霧霾、冰雹等惡劣天氣帶來光折射率變化影響，造成光束衰減偏移，導致通訊質量下滑甚至中斷；同時，激光鏈路還會受到飛鳥、樹葉等空中障礙物影響，直接導致FSOC系統隨機出現短時通訊故障。

城市應用的FSOC設備，通常是選擇安裝在兩棟高樓的屋頂上，空中移動障礙物問題無法規避。對于傳統設計的自由激光通訊系統來說，APT系統雖然能快速彌補光束偏移和樓層搖晃帶來的通訊影響，但對于激光鏈路上的隨機遮擋問題卻無能為力。另外，在極端天氣環境下，激光鏈路可能會失效，傳統設計的FSOC也無法規避該問題。

發明內容：

針對上述問題，本發明要解決的技術問題是提供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高速收發單元、FPGA負載均衡單元、FPGA硬核處理器、遠距離無線電定向傳輸模塊、若干個光電/電光轉換器和槍頭收發器陣列；

所述FPGA高速收發單元提供多通道光電/電光轉換器控制器和單通道無線電模塊控制器，實時監測各個模塊的運行狀態，并反饋給FPGA負載均衡單元；

所述FPGA負載均衡單元為FPGA高速收發單元提供接入數據的并行拆分發送和數據并行接收重組功能，所述FPGA負載均衡單元根據光電/電光轉換器實時工作狀態，動態調整數據發送和接收策略，優先使用激光鏈路負載均衡并行傳輸，在光鏈路全部失效后，啟用遠距離無線電定向傳輸；

所述FPGA硬核處理器提供多樣化的FSOC系統用戶數據高速接入方式，并提供數據加密和差錯重傳機制；

所述槍頭收發器陣列用于將FSOC系統多組光電/電光轉換器的末級激光輸入/輸出通道，集成到統一的FSOC發射槍頭；

該多路聚合通信方式具體包括以下步驟：

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

(2)用戶數據通過兩個設備的“接入A端口”和“接入B端口”接入；

(4)FPGA高速收發單元完成獨立模塊的收發控制，并實時采集光電/電光轉換器運行狀態，該運行狀態會及時反饋給FPGA負載均衡單元，FPGA負載均衡單元根據該狀態動態調整數據均衡策略；

(5)發送端FSOC設備的FPGA硬核處理器接收用戶傳來的數據，加密后通過內部總線傳送給FPGA負載均衡單元，FPGA負載均衡單元根據光電/電光轉換器實時運行狀態，將加密后的用戶數據包動態拆分給各個光電/電光轉換器發送端口，由FPGA高速收發單元完成自由空間光通訊的并行發送；