本申請(qǐng)要求于2014年5月31日遞交的美國專利申請(qǐng)No.14/292,888的權(quán)益。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及數(shù)據(jù)通信，并且特別地，涉及實(shí)現(xiàn)多光束自由空間光學(xué)端點(diǎn)的系統(tǒng)、方法和裝置。

背景技術(shù)：

數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展包括對(duì)可用帶寬無線接入的改進(jìn)。無線接入例如使得能夠進(jìn)行移動(dòng)通信以及對(duì)運(yùn)營商維護(hù)的物理網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)進(jìn)行更集中的管理。使用射頻(RF)技術(shù)(例如，蜂窩網(wǎng)絡(luò)、WiFi)的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通常帶寬被限制在所定義的頻帶內(nèi)。在相對(duì)于由接入點(diǎn)(例如，蜂窩基站)管理的帶寬分配而言具有高集中度的客戶端設(shè)備的區(qū)域中，每個(gè)客戶端設(shè)備可被限制為幾千比特(kb)的數(shù)據(jù)吞吐量。另外，所指定用于蜂窩數(shù)據(jù)流量的頻譜頻帶通常被許可給運(yùn)營商，而運(yùn)營商將許可成本轉(zhuǎn)嫁給訂閱者。

自由空間光學(xué)(FSO)是利用光學(xué)頻率的無線技術(shù)。FSO數(shù)據(jù)鏈路可以提供比RF數(shù)據(jù)鏈路更多數(shù)量級(jí)的帶寬。然而，先前可用的FSO收發(fā)器由于用于傳輸數(shù)據(jù)的光束的高方向性而受限于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路。繼而，先前可用的FSO數(shù)據(jù)鏈路包括在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路的每一端部處的離散FSO收發(fā)器。為了增加數(shù)據(jù)鏈路的數(shù)量，單個(gè)FSO收發(fā)器可服務(wù)掃描系統(tǒng)，其中掃描系統(tǒng)被提出包括機(jī)械地改變收發(fā)器瞄準(zhǔn)并使用主動(dòng)光束偏轉(zhuǎn)器來跟蹤移動(dòng)的客戶端和/或系統(tǒng)地連接到在該掃描系統(tǒng)視野中的若干客戶端的序列。然而，先前可用的FSO收發(fā)器很大并且依賴于精確瞄準(zhǔn)，并且繼而，掃描系統(tǒng)是昂貴的、精密的、緩慢的、繁瑣的、機(jī)械復(fù)雜的和耗電的?？商娲?，先前可用的多光束FSO端點(diǎn)組件包括用離散FSO收發(fā)器的陣列鑲嵌的曲面。每個(gè)FSO收發(fā)器覆蓋從曲面上的相應(yīng)點(diǎn)散發(fā)出的立體角空間。這種組件是大的、昂貴的、難以組裝和修理的，并且難以對(duì)準(zhǔn)，從而使得各個(gè)光束從曲面上的預(yù)期點(diǎn)被發(fā)射或被接收。鑒于上述問題，使用先前可用的多光束FSO收發(fā)器的FSO網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性是相當(dāng)有限的。

附圖說明

為了使本公開可由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解，可以通過參考一些說明性實(shí)施方式的方面來進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中一些在附圖中示出。

圖1是根據(jù)一些實(shí)施方式的自由空間光學(xué)(FSO)數(shù)據(jù)通信環(huán)境的框圖。

圖2是根據(jù)一些實(shí)施方式的多光束FSO設(shè)備的橫截面。

圖3是根據(jù)一些實(shí)施方式的包括在多光束FSO設(shè)備中的光學(xué)通信設(shè)備的平面陣列的平面圖。

圖4是根據(jù)一些實(shí)施方式的包括在多光束FSO設(shè)備中的通信電子設(shè)備的配置的框圖。

圖5是根據(jù)一些實(shí)施方式的管理多光束FSO設(shè)備組件以支持?jǐn)?shù)據(jù)信道的方法的流程圖表示。

圖6是根據(jù)一些實(shí)施方式的在多光束FSO設(shè)備組件之間轉(zhuǎn)移對(duì)數(shù)據(jù)信道的支持的方法的流程圖表示。

圖7是根據(jù)一些實(shí)施方式的配對(duì)多光束FSO設(shè)備組件以支持新數(shù)據(jù)信道的方法的流程圖表示。

圖8是根據(jù)一些實(shí)施方式的配對(duì)多光束FSO設(shè)備組件以支持新數(shù)據(jù)信道的方法的流程圖表示。

圖9是根據(jù)一些實(shí)施方式的多光束FSO系統(tǒng)的框圖。

根據(jù)常見實(shí)踐，附圖中所示的各種特征可能未按比例繪制，正如各種特征的尺寸為了清楚起見可任意地?cái)U(kuò)大或縮小。此外，附圖可能并未描繪出由說明書允許的給定系統(tǒng)、方法或裝置的所有方面和/或變體。最后，在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)號(hào)被用于標(biāo)記相似的特征。

具體實(shí)施方式

本文中描述了許多細(xì)節(jié)是為了提供附圖中所示的說明性實(shí)施方式的透徹理解。然而，附圖僅示出本公開的一些示例方面，因此不應(yīng)被認(rèn)為是限制性的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將從本公開理解的是，其他有效方面和/或變體不一定包括本文所描述的所有具體細(xì)節(jié)。此外，沒有詳盡地進(jìn)行對(duì)公知的系統(tǒng)、方法、組件、設(shè)備和電路的詳細(xì)描述，以便不會(huì)不必要地模糊本文描述的實(shí)施方式的更相關(guān)的方面。

概述

先前可用的自由空間光學(xué)(FSO)收發(fā)器由于用于發(fā)送數(shù)據(jù)的光束的高方向性而被限制為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路。通過對(duì)比，本文所公開的各種實(shí)施方式包括用于多光束FSO設(shè)備的控制系統(tǒng)、設(shè)備和方法，其中該多光束FSO設(shè)備可同時(shí)進(jìn)行操作以提供一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)信道。在一些實(shí)施方式中，多光束FSO設(shè)備包括光學(xué)通信設(shè)備，其被配置為共享一池可動(dòng)態(tài)分配的信道控制模塊，其中活躍數(shù)據(jù)信道由光學(xué)通信設(shè)備和信道控制模塊之間的相應(yīng)配對(duì)來支持。在一些實(shí)施方式中，控制方法包括監(jiān)測(cè)由光學(xué)通信設(shè)備中的一者或多者接收的光學(xué)信號(hào)功率，以便檢測(cè)使用至少一個(gè)光學(xué)通信設(shè)備接收的輸入光學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào)；評(píng)估所檢測(cè)到的輸入光學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào)，以便確定該輸入光學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào)是否對(duì)應(yīng)于活躍數(shù)據(jù)信道；以及響應(yīng)于對(duì)所接收的光學(xué)信號(hào)的評(píng)估來調(diào)整光學(xué)通信設(shè)備和信道控制模塊之間的一個(gè)或多個(gè)配對(duì)。在一些實(shí)施方式中，當(dāng)所接收的光學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào)對(duì)應(yīng)于所建立的活躍數(shù)據(jù)信道時(shí)，調(diào)整一個(gè)或多個(gè)包括將活躍數(shù)據(jù)信道的主要支持轉(zhuǎn)移到光學(xué)通信設(shè)備和信道控制模塊之間的新配對(duì)。在一些實(shí)施方式中，當(dāng)所接收的光學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào)不與所建立的活躍數(shù)據(jù)信道對(duì)應(yīng)時(shí)，調(diào)整一個(gè)或多個(gè)包括在光學(xué)通信設(shè)備之間建立新配對(duì)。

圖1是根據(jù)一些實(shí)施方式的FSO數(shù)據(jù)通信環(huán)境100的框圖。盡管示出了相關(guān)特征，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將從本公開理解到，出于簡潔的目的并且為了不模糊本文公開的示例實(shí)施方式的更相關(guān)方面，各種其他特征沒有被示出。為此，作為非限制性的示例，F(xiàn)SO數(shù)據(jù)通信環(huán)境100包括多個(gè)客戶端設(shè)備141-1、141-2、141-3……141-n、多光束FSO端點(diǎn)130、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)120和網(wǎng)絡(luò)110。

網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)120將多光束FSO端點(diǎn)130耦合到網(wǎng)絡(luò)110。出于簡潔和方便的目的，圖1示出了與單個(gè)多光束FSO端點(diǎn)相聯(lián)合的單個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，在各種實(shí)施方式中，任何任意數(shù)量的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)中的每一者被通信地耦合到任何任意數(shù)量的多光束FSO端點(diǎn)，以便建立FSO數(shù)據(jù)通信環(huán)境的至少部分。此外，在各種實(shí)施方式中，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)120向多光束FSO端點(diǎn)130提供對(duì)包括RF無線網(wǎng)絡(luò)、光纜網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)(LAN)和/或廣域網(wǎng)(WAN)(例如，內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、外聯(lián)網(wǎng)、虛擬專用網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng))的若干通信網(wǎng)絡(luò)中的任何一者的接入。額外地和/或替換地，在一些實(shí)施方式中，針對(duì)多光束FSO端點(diǎn)提供多個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，并且每個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)向多光束FSO端點(diǎn)提供對(duì)各自的通信網(wǎng)絡(luò)和/或服務(wù)的訪問。在一些實(shí)施方式中，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)120與多光束FSO端點(diǎn)130集成。在一些實(shí)施方式中，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)120包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算和/或路由設(shè)備，這些設(shè)備根據(jù)與特定部署相關(guān)的操作和資源分配因素而分布或并置。

如圖1所示，多光束FSO端點(diǎn)130包括控制及接口模塊131、光學(xué)通信設(shè)備132的平面陣列和透鏡組件133。如下面參考圖2和圖3進(jìn)行的更詳細(xì)的描述，多光束FSO端點(diǎn)130在角度范圍135內(nèi)提供若干光束數(shù)據(jù)信道。每個(gè)光束數(shù)據(jù)信道促使與多個(gè)客戶端設(shè)備141-1、141-2、141-3……141-n中的一者或多者進(jìn)行自由空間光學(xué)通信。每個(gè)光束數(shù)據(jù)信道在透鏡組件133上具有相應(yīng)的角度部分，其中光學(xué)數(shù)據(jù)信道從透鏡組件133被引導(dǎo)至光學(xué)通信設(shè)備132的平面陣列或從光學(xué)通信設(shè)備132的平面陣列被引導(dǎo)出。更具體地，透鏡組件133包括至少一個(gè)表面，該表面被成形為將基本上在角度范圍135內(nèi)接收的入射光引導(dǎo)朝向光學(xué)通信設(shè)備132的平面陣列，并將出射光從光學(xué)通信設(shè)備132的平面陣列引導(dǎo)出并引入朝向客戶端設(shè)備141-1、141-2、141-3……141-n中的一者或多者的第一角度范圍135。同樣地，多光束FSO端點(diǎn)130通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)120將多個(gè)客戶端設(shè)備141-1、141-2、141-3……141-n耦合到網(wǎng)絡(luò)110。再次出于簡潔和方便的目的，圖1示出了與一組客戶端設(shè)備組合的單個(gè)多光束FSO端點(diǎn)。并且再次，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解的是，在各種實(shí)施方式中，任何任意數(shù)量的多光束FSO端點(diǎn)中的每一者被通信地耦合到任何任意數(shù)量的客戶端設(shè)備，以便建立FSO數(shù)據(jù)通信環(huán)境的至少部分。

多個(gè)客戶端設(shè)備141-1、141-2、141-3……141-n中的每一者通常包括任何合適的計(jì)算機(jī)設(shè)備，例如。計(jì)算機(jī)設(shè)備、膝上型計(jì)算機(jī)、平板設(shè)備、上網(wǎng)本、互聯(lián)網(wǎng)吧、個(gè)人數(shù)字助理、移動(dòng)電話、智能電話、游戲設(shè)備、計(jì)算機(jī)服務(wù)器或任何其他計(jì)算設(shè)備。在一些實(shí)施方式中，每個(gè)客戶端設(shè)備141-1、141-2、141-3……141-n包括一個(gè)或多個(gè)處理器、一個(gè)或多個(gè)類型的存儲(chǔ)器，顯示器和/或其他用戶接口組件(例如，鍵盤、觸摸屏顯示器、鼠標(biāo)、軌跡板、數(shù)字相機(jī))和/或用于添加功能的任何數(shù)量的補(bǔ)充設(shè)備。

網(wǎng)絡(luò)110是任意的LAN和/或WAN，例如，內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、外聯(lián)網(wǎng)、虛擬專用網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)。在一些實(shí)施方式中，網(wǎng)絡(luò)110在客戶端設(shè)備141-1、141-2、141-3……141-n中的任一者與一個(gè)或多個(gè)第三方內(nèi)容服務(wù)器和/或服務(wù)服務(wù)器(未顯示)之間提供通信能力。在一些實(shí)施方式中，網(wǎng)絡(luò)110在客戶端設(shè)備141-1、141-2、141-3……141-n中的任一者與一個(gè)或多個(gè)私有內(nèi)容服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)關(guān)和/或服務(wù)服務(wù)器(未示出)之間提供通信能力。在一些實(shí)施方式中，網(wǎng)絡(luò)110使用超文本傳輸協(xié)議(HTTP)來傳輸使用傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議(TCP/IP)的信息。HTTP允許客戶端設(shè)備經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)110訪問各種可用的資源。然而，實(shí)施方式不限于任何特定協(xié)議的使用。貫穿本說明書使用的術(shù)語“資源”是指任何信息或服務(wù)，該信息或服務(wù)可經(jīng)由統(tǒng)一資源定位符(URL)來訪問且包括例如網(wǎng)頁、文檔、電子郵件消息、即時(shí)消息(IM)消息、短消息服務(wù)(SMS)消息、轉(zhuǎn)錄的語音消息、數(shù)據(jù)庫、圖像、視頻流、云事務(wù)和計(jì)算對(duì)象。

在一些實(shí)施方式中，F(xiàn)SO數(shù)據(jù)通信環(huán)境包括圖1中所示的元件的子集或超集。因此，雖然圖1將FSO數(shù)據(jù)通信環(huán)境100示出為若干分立元件，但是圖1意在充當(dāng)比各種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖更多的可存在于FSO數(shù)據(jù)通信環(huán)境100中的各種特征的功能描述。例如，所示的一些元件可單獨(dú)地結(jié)合，以及一些元件可進(jìn)一步被分成子元件或并行元件。此外，圖1中的一些單獨(dú)元件可由單個(gè)服務(wù)器或模塊來實(shí)現(xiàn)，并且一些單個(gè)元件可由一個(gè)或多個(gè)服務(wù)器或模塊來實(shí)現(xiàn)。FSO數(shù)據(jù)通信環(huán)境100中的服務(wù)器的實(shí)際數(shù)量以及如何在服務(wù)器之間分配特征將隨著實(shí)施方式的不同而變化，并且可部分地取決于系統(tǒng)在峰值使用期間及平均使用期間必須處理的流量量。例如，在一些實(shí)施方式中，如果FSO數(shù)據(jù)通信環(huán)境100管理與大量客戶端設(shè)備相關(guān)聯(lián)的大量數(shù)據(jù)流量，則使用多個(gè)服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)120。

圖2是根據(jù)一些實(shí)施方式的多光束FSO設(shè)備200的橫截面，該設(shè)備200與上面參照?qǐng)D1所描述的多光束FSO端點(diǎn)相似并且根據(jù)該多光束FSO端點(diǎn)改造而成。雖然相關(guān)特征被示出，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將從本公開理解的是，出于簡潔的目的并且為了不模糊本文公開的實(shí)施方式的更相關(guān)方面，各種其它特征未被示出。為此，作為非限制性的示例，多光束FSO裝置200包括透鏡組件250、光學(xué)帶通濾光器240、平面光學(xué)模塊230、第一基板220和第二基板210。

在一些實(shí)施方式中，平面光學(xué)模塊230被設(shè)置在透鏡組件250與多個(gè)光傳輸設(shè)備221之間，使得平面光學(xué)器件被配置為提供出射光束幾何成形和光束校正中的至少一者。如圖1所示，在一些實(shí)施方式中，光學(xué)帶通濾光器240和平面光學(xué)模塊230被設(shè)置在透鏡組件250和第一基板220之間，使得平面光學(xué)模塊230與第一基板220相鄰。然而，在一些實(shí)施方式中，光學(xué)帶通濾光器與第一基板220相鄰。另外，如圖1所示，第一基板220被設(shè)置在透鏡組件250與第二基板210之間。光學(xué)帶通帶濾光器240、平面光學(xué)模塊230、第一基板220和第二基板210的組合基本上被設(shè)置在透鏡組件250的焦平面上。

第一基板220包括包含在第一基板220上制造的多個(gè)光傳輸設(shè)備221和多個(gè)穿孔222的設(shè)置。多個(gè)穿孔222部分地限定機(jī)械地支撐和連接與第一基板220相關(guān)聯(lián)的多個(gè)光傳輸設(shè)備221的基板材料的網(wǎng)。在一些實(shí)施方式中，第一基板220被分成單獨(dú)聯(lián)結(jié)第二基板210的兩個(gè)或更多的段，這可提高多光束FSO裝置200的產(chǎn)率(yield)和/或組裝性。第二基板210包括對(duì)應(yīng)地設(shè)置在多個(gè)穿孔222下方的多個(gè)光檢測(cè)器211。在操作中，來自透鏡組件250的入射光束穿過穿孔222到達(dá)光檢測(cè)器211。在一些實(shí)施方式中，第一基板220被穿孔以包括穿孔，從而允許多個(gè)入射光束通過穿孔到達(dá)第二基板210上的多個(gè)光檢測(cè)器211。此外，在一些實(shí)施方式中，第一基板220包括適于光學(xué)發(fā)射器制造(例如，激光設(shè)備制造)的材料系統(tǒng)。在一些實(shí)施方式中，多個(gè)光檢測(cè)器211中的每一者都是可控的，以接收包括來自相應(yīng)的光學(xué)通信鏈路的接收數(shù)據(jù)的經(jīng)調(diào)制的入射光。在一些實(shí)施方式中，光傳輸設(shè)備的數(shù)量基本上與光檢測(cè)器的數(shù)量匹配。在一些實(shí)施方式中，存在有比光傳輸設(shè)備更多或更少的光檢測(cè)器。

在一些實(shí)施方式中，多個(gè)光傳輸設(shè)備221中的每一者是可控的，以調(diào)制相應(yīng)出射光束，從而將傳輸數(shù)據(jù)包括在占用第一角度范圍的特定部分的對(duì)應(yīng)光學(xué)通信鏈路上。為此，在一些實(shí)施方式中，多個(gè)光傳輸設(shè)備221中的一些包括一個(gè)或多個(gè)焊盤(未示出)。在一些實(shí)施方式中，第一基板220適合于III-V半導(dǎo)體激光器制造。在一些實(shí)施方式中，第一基板220適合于使用碳化硅和碳納米管中的至少一者來制造發(fā)光設(shè)備。在一些實(shí)施方式中，多個(gè)光傳輸設(shè)備221中的一些包括激光器和發(fā)光二極管(LED)中的一者。在一些實(shí)施方式中，多個(gè)光傳輸設(shè)備221中的一些中的每者包括垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)。在一些實(shí)施方式中，使用與第二基板210上的多個(gè)光檢測(cè)器211不同的制造工藝和/或不同的材料來制造VCSEL。

透鏡組件250包括至少一個(gè)表面，其被成形為將基本在第一角度范圍260內(nèi)接收的入射光引導(dǎo)朝向透鏡組件250的焦平面；并且在一些實(shí)施方式中，被成形為將出射光從焦平面引導(dǎo)出透鏡組件250并進(jìn)入第一角度范圍260。在一些實(shí)施方式中，透鏡組件250包括濾光器涂層251。在一些實(shí)施方式中，濾光器涂層251是波長敏感的和抗反射的涂層中的至少一者。在一些實(shí)施方式中，濾光器涂層251被配置為執(zhí)行以下項(xiàng)中的至少一者：減少反射回焦平面的出射光的量、基本上拒絕環(huán)境光和調(diào)節(jié)導(dǎo)向到多個(gè)光電檢測(cè)器的入射光。在一些實(shí)施方式中，濾光器的特征在于以下項(xiàng)中的至少一者：被配置為影響光束的形成、為波長敏感的、為抗反射的、包括四分之一波片、以及透鏡組件的至少一個(gè)表面上的涂層。此外，盡管圖1將透鏡組件250示為單個(gè)元件，但是在一些實(shí)施方式中，透鏡組件包括多個(gè)透鏡元件和/或多個(gè)透鏡元件組。

在一些實(shí)施方式中，第一角度范圍260包括至少跨越一個(gè)維度的在10度和200度之間的范圍。在一些實(shí)施方式中，透鏡組件250包括魚眼光學(xué)透鏡元件。一些魚眼光學(xué)透鏡元件提供了延伸超過200度的視場。在一些實(shí)施方式中，魚眼光學(xué)透鏡元件用于在遍及半球延伸的方向上發(fā)送和接收光束，并將光束引導(dǎo)到焦平面以及從焦平面引導(dǎo)光束。

在一些實(shí)施方式中，平面光學(xué)模塊230被提供以執(zhí)行光束幾何成形和校正。為此，在一些實(shí)施方式中，平面光學(xué)模塊230包括多個(gè)微透鏡231。多個(gè)微透鏡231中的每一者被設(shè)置為攔截和調(diào)節(jié)在透鏡組件250和多個(gè)光檢測(cè)器211中的一者和/或多個(gè)光傳輸設(shè)備22中的一者之間傳播的光。在一些實(shí)施方式中，多個(gè)微透鏡231包括菲涅耳小透鏡、微加工透鏡、模制透鏡和全息光學(xué)器件中的至少一者。在一些實(shí)施方式中，光學(xué)帶通濾光器240被提供以減少來自周圍環(huán)境的多余和環(huán)境波長，以便減少對(duì)太陽能超載、環(huán)境光級(jí)別和/或蓄意干擾的敏感性。

在一些實(shí)施方式中，多個(gè)光檢測(cè)器211和多個(gè)光傳輸裝置221中的至少一些包括平面陣列，該平面陣列包括與透鏡組件250的焦平面相關(guān)聯(lián)地設(shè)置的多個(gè)光學(xué)通信設(shè)備。如在下面更詳細(xì)的描述，多個(gè)光學(xué)通信設(shè)備中的每一者表征多個(gè)光學(xué)通信鏈路端點(diǎn)中的至少一者。第一角度范圍260的每個(gè)相應(yīng)部分和焦平面上的對(duì)應(yīng)的相應(yīng)區(qū)域表征至少與多個(gè)光學(xué)通信鏈路端點(diǎn)中的至少一者相關(guān)聯(lián)的光學(xué)通信鏈路的相應(yīng)的部分。同樣地，在一些實(shí)施方式中，光束信道被設(shè)置在第一基板220和第二基板210的中心與周邊之間的同心環(huán)中，使得光束與由第一角度范圍260限定的半球重疊并鑲嵌。

例如，每個(gè)光傳輸設(shè)備221提供光束261a，該光束通過透鏡組件250輕微展開以產(chǎn)生分散到第一角度范圍260的相應(yīng)部分中的發(fā)散傳輸光束261b。換句話說，透鏡組件250(可選的平面光學(xué)模塊230)將出射光束從多個(gè)光學(xué)通信設(shè)備中的至少一者引導(dǎo)到第一角度范圍260的對(duì)應(yīng)的相應(yīng)部分中。如上所述，由每個(gè)光傳輸設(shè)備221發(fā)送的光束可被調(diào)制以包括用于相應(yīng)光束數(shù)據(jù)信道的傳輸數(shù)據(jù)。繼而，透鏡組件250將在第一角度范圍260的部分262a內(nèi)接收的入射光聚焦以產(chǎn)生相應(yīng)的光束262b。每個(gè)相應(yīng)的光束262b被引導(dǎo)到第二基板210上的多個(gè)光檢測(cè)器211中相應(yīng)的一者。換句話說，透鏡組件250將在第一角度范圍的相應(yīng)部分內(nèi)接收的入射光束引導(dǎo)到與多個(gè)光學(xué)通信設(shè)備中的至少一者相關(guān)聯(lián)的焦平面上對(duì)應(yīng)的相應(yīng)區(qū)域。

在一些實(shí)施方式中，所發(fā)射和接收的光束有意地發(fā)散約為光束中心之間的角間距的1.5倍(例如，在一些實(shí)施方式中約15度)。這樣在遠(yuǎn)場中產(chǎn)生了重疊，確保在一些實(shí)施方式中多光束FSO裝置200的第一角度范圍260被至少一個(gè)接收光束和一個(gè)發(fā)射光束覆蓋。此外，由于每個(gè)光檢測(cè)器與表征給定信道的相鄰光傳輸設(shè)備之間的偏移，與該信道相關(guān)聯(lián)的對(duì)應(yīng)發(fā)射和接收光束不是精確地重合。繼而，這樣對(duì)于給定信道在遠(yuǎn)場中的發(fā)射和接收光束位置之間產(chǎn)生了輕微的未對(duì)準(zhǔn)。在一些實(shí)施方案中，平面光學(xué)模塊230被配置為減輕一些這樣的未對(duì)準(zhǔn)。

圖3是包括在圖2的第一基板220和第二基板210上的光學(xué)通信設(shè)備的平面陣列的平面圖。因此，每個(gè)共同的元件包括共同的參考標(biāo)記，并且出于簡潔的目的僅在圖2中看不到的方面參考圖3被描述。此外，雖然示出了某些特定特征，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將從本公開理解的是，出于簡潔的目的且為了不模糊本文公開的示例實(shí)施方式的更相關(guān)方面，各種其他特征未被示出。

為此，圖3示出了多個(gè)光傳輸設(shè)備221和多個(gè)光檢測(cè)器211被設(shè)置為多個(gè)設(shè)備組320。每個(gè)設(shè)備組包括多個(gè)光傳輸器221和多個(gè)光檢測(cè)器211中的各者中的至少一個(gè)。更具體地，圖3在一個(gè)特定的實(shí)施方式中示出了約300個(gè)設(shè)備組。設(shè)備組的數(shù)目至少部分地取決于被用于設(shè)置多個(gè)光傳輸設(shè)備221和多個(gè)光檢測(cè)器211的六邊形鑲嵌模式。六邊形鑲嵌模式僅僅是被用于各種實(shí)施方式中的許多可能的設(shè)置中的一種。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解的是，其他鑲嵌模式被使用在各種其他實(shí)施方式中(例如，網(wǎng)格、同心環(huán)和分形模式)。

此外，圖3示出了集成在第二基板210上的若干功能通信模塊，包括存儲(chǔ)器模塊315、處理和/或邏輯模塊314和接口模塊312。第二基板210也包括若干連接焊盤310，該連接焊盤促進(jìn)電連接至第二基板210上的設(shè)備和/或模塊和自第二基板210上的設(shè)備和/或模塊的電連接。在一些實(shí)施方式中，第一基板220在接近第二基板210的表面上包括連接焊盤(未示出)，以便于促進(jìn)電連接至第二基板210上的設(shè)備和/或模塊和自第二基板210上的設(shè)備和/或模塊的電連接。在一些實(shí)施方式中，基板210包括控制模塊的至少部分和多個(gè)光學(xué)通信設(shè)備的至少部分。

在操作中，對(duì)于給定的實(shí)施方式，多光束FSO設(shè)備被配置為支持大量同時(shí)活動(dòng)的雙向光束信道，每個(gè)光束信道能夠承載獨(dú)立的+Gb/s數(shù)據(jù)流。如上面參考圖2所述的，這些光束信道跨越由收發(fā)機(jī)服務(wù)的空間體積扇出，并且與表示連接的相對(duì)端的遠(yuǎn)端收發(fā)器連接。例如，在一些實(shí)施方式中，多光束FSO能夠支持?jǐn)?shù)百個(gè)光束信道(例如，在一些實(shí)施方式中為300個(gè)，其中在相鄰光束之間提供大約10度的角度間隔)。然而，在多光束FSO設(shè)備的典型操作中的給定時(shí)刻，可能只有一些光學(xué)通信設(shè)備(即，光傳輸設(shè)備和/或光檢測(cè)器)被用于支持活躍數(shù)據(jù)信道(即，支持?jǐn)?shù)據(jù)流)。換句話說，在典型操作中，可利用多光束FSO設(shè)備來提供比可由光學(xué)通信設(shè)備的總數(shù)支持的活躍數(shù)據(jù)信道更少的活躍數(shù)據(jù)信道。然而，由于每個(gè)活躍信道上可支持的潛在的高帶寬，每個(gè)活躍信道可要求和利用顯著的每信道協(xié)議處理、緩沖和分組交換資源來通過協(xié)議棧維持連接。期望減小當(dāng)前未使用的資源對(duì)收發(fā)器的功率、大小和成本的影響。剩余的不支持活躍數(shù)據(jù)信道的不活躍的光學(xué)通信設(shè)備不利用復(fù)雜協(xié)議處理，而是偶爾被輪詢以確定新連接是否需要將它們激活。當(dāng)遠(yuǎn)端收發(fā)器在由中央收發(fā)器服務(wù)的體積中移動(dòng)時(shí)，它們從一個(gè)收發(fā)器光束的角度范圍移出，并進(jìn)入相鄰光束的角度范圍。為了處理這種轉(zhuǎn)換，如下所述的各種實(shí)施方式提供了越區(qū)切換過程以確保活躍數(shù)據(jù)信道的連接不被中斷。

要求同時(shí)執(zhí)行協(xié)議終止和管理數(shù)百個(gè)潛在活動(dòng)數(shù)據(jù)信道的鏈路開銷的邏輯是非常復(fù)雜的，并且可能不適合具有合理功率耗散和成本的合理大小的芯片。因此，在一些實(shí)施方式中，期望若干光學(xué)通信設(shè)備來共享較少數(shù)量的活躍協(xié)議引擎(即，信道控制模塊)。本文公開的各種實(shí)施方式促使這種共享，并且當(dāng)收發(fā)器移動(dòng)穿過由多波束FSO設(shè)備服務(wù)的角度范圍時(shí)，提供相鄰信道之間的越區(qū)切換和對(duì)遠(yuǎn)程客戶端的獲取的管理。

圖4是根據(jù)一些實(shí)施方式的與多波束FSO設(shè)備相關(guān)聯(lián)的通信電子設(shè)備400的示例配置的框圖。再次地，盡管示出了相關(guān)特征，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將從本公開理解的是，出于簡潔的目的并且為了不模糊本文公開的示例實(shí)施方式的更相關(guān)方面，各種其他特征沒有被示出。在一些實(shí)施方式中，通信電子設(shè)備400包括由多個(gè)光學(xué)通信設(shè)備共享的多個(gè)信道控制模塊，使得活躍數(shù)據(jù)信道由光學(xué)通信設(shè)備和信道控制模塊的相應(yīng)配對(duì)支持。在一些實(shí)施方式中，每個(gè)控制模塊被配置為管理和提供針對(duì)多個(gè)光學(xué)通信鏈路端點(diǎn)中的至少一個(gè)端點(diǎn)的外部接口，并且包括處理器、數(shù)字邏輯、可編程固件和存儲(chǔ)器分配中的至少一者。在一些實(shí)施方式中，每個(gè)控制模塊被配置為提供協(xié)議處理、調(diào)制、解調(diào)、數(shù)據(jù)緩沖、功率控制、路由、交換、時(shí)鐘恢復(fù)、放大、解碼和差錯(cuò)控制中的至少一者。在一些實(shí)施方式中，每個(gè)控制模塊的至少部分和多個(gè)光學(xué)通信設(shè)備中的至少部分設(shè)置在第一基板上。

更具體地，作為非限制性示例，通信電子設(shè)備400包括多個(gè)發(fā)射器410(例如，C個(gè)發(fā)射器)、多個(gè)接收器420(例如，C個(gè)接收機(jī))、發(fā)射器功率控制模塊418、鏈路控制邏輯419、接收功率監(jiān)測(cè)器模塊432、發(fā)送C×N縱橫制交換器470、接收C×N縱橫制交換器460、N個(gè)協(xié)議引擎450、閃存模塊434、RAM存儲(chǔ)器模塊436、系統(tǒng)控制處理器438、數(shù)據(jù)端口接口440、緩沖表448以及本地端口442、444和446。發(fā)射器功率控制模塊418被耦合在多個(gè)發(fā)射器410和鏈路控制邏輯419之間。接收功率監(jiān)測(cè)器模塊432被耦合在多個(gè)接收器420和鏈路控制邏輯419之間。多個(gè)發(fā)射器410(即，光學(xué)通信設(shè)備)通過發(fā)射C×N縱橫制交換器被耦合到N個(gè)協(xié)議引擎450(即，信道控制模塊)。類似地，多個(gè)接收器420(即，光學(xué)通信設(shè)備)通過接收C×N縱橫制交換器460被耦合到N個(gè)協(xié)議引擎450?？v橫制交換器460和470用于選擇C個(gè)光學(xué)信道的哪個(gè)子集被連接到N個(gè)協(xié)議引擎450。N個(gè)協(xié)議引擎450將分組流量通傳到數(shù)據(jù)端口接口440。數(shù)據(jù)端口接口440又耦合到系統(tǒng)控制處理器438、緩沖表448以及本地端口442、444和446。系統(tǒng)控制處理器438被耦合到閃存模塊434和RAM存儲(chǔ)器模塊436。在一些實(shí)施方式中，系統(tǒng)控制處理器438包括霧(fog)計(jì)算模塊。在一些實(shí)施例中，由系統(tǒng)控制處理器438、閃存434和RAM存儲(chǔ)器436實(shí)現(xiàn)的霧計(jì)算提供了本地計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)資源，以操作通信電子設(shè)備400的更高級(jí)功能。例如，這些功能包括配置、管理、監(jiān)測(cè)、安全性、緩沖、高速緩存、報(bào)警、報(bào)告以及特定于該系統(tǒng)的操作的性能(例如，越區(qū)切換、新端點(diǎn)發(fā)現(xiàn)和多收發(fā)器網(wǎng)絡(luò)操作(下面更詳細(xì)地被描述))。在霧計(jì)算中，通常在基于云的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的功能被移向網(wǎng)絡(luò)的邊緣或端點(diǎn)，以促進(jìn)延遲、性能、安全性或可靠性的改進(jìn)。

每個(gè)發(fā)射器410包括相應(yīng)的光傳輸設(shè)備221(例如，VCSEL，LED等)、偏置模塊414和調(diào)制器416。偏置模塊414進(jìn)行操作以設(shè)定用于相應(yīng)光傳輸設(shè)備的靜態(tài)條件和操作電流。調(diào)制器416進(jìn)行操作以從數(shù)據(jù)端口接口440接收數(shù)據(jù)并控制相應(yīng)的光傳輸設(shè)備221，使得數(shù)據(jù)流被調(diào)制到所發(fā)射的光束上。發(fā)射器功率控制模塊418響應(yīng)于來自鏈路控制邏輯419和系統(tǒng)控制處理器438的控制信號(hào)進(jìn)行操作以控制來自光傳輸設(shè)備221的每一者的發(fā)射功率。

每個(gè)接收器420包括相應(yīng)的光檢測(cè)器211、自動(dòng)增益控制(AGC)模塊426和放大器(Amp)428、時(shí)鐘恢復(fù)(CL Rec.)模塊422b以及解調(diào)器和解碼(Dec Ckt)模塊422a。AGC模塊426感測(cè)從相應(yīng)的光檢測(cè)器(PD)211接收到的功率指示符并且將接收到的功率指示符提供給接收功率監(jiān)測(cè)器423和鏈路控制邏輯419。放大器428被提供以放大、適配阻抗并設(shè)定從相應(yīng)的光檢測(cè)器211所接收的信號(hào)的本底噪聲。時(shí)鐘恢復(fù)電路422b被提供來獲取位定時(shí)以及促使所接收的信號(hào)的同步，使得所接收的信號(hào)可由解調(diào)器和解碼模塊422a來解調(diào)和解碼。接著，相應(yīng)的經(jīng)解調(diào)并經(jīng)解碼的信號(hào)被傳遞到數(shù)據(jù)端口接口440，該數(shù)據(jù)端口接口將一個(gè)或多個(gè)經(jīng)解調(diào)并經(jīng)解碼的信號(hào)路由至本地端口442、444和446中的適當(dāng)?shù)囊粋€(gè)或多個(gè)。

在操作中，系統(tǒng)控制處理器438協(xié)調(diào)通信電子設(shè)備400的操作。在一些實(shí)施方式中，系統(tǒng)控制處理器438被配置為管理和提供針對(duì)多個(gè)光學(xué)通信鏈路端點(diǎn)的外部接口，并包括以下項(xiàng)中的至少一者：處理器、數(shù)字邏輯、可編程固件和存儲(chǔ)器分配。例如，在一些實(shí)施方式中，系統(tǒng)控制處理器438的功能包括基于由所接收功率監(jiān)測(cè)器432提供的一個(gè)或多個(gè)指示符來確定哪些鏈路是活躍的。附加地和/或替代地，在一些實(shí)施方式中，系統(tǒng)控制處理器438進(jìn)行操作以經(jīng)由塊418協(xié)調(diào)激光功率控制設(shè)定以啟用一個(gè)或多個(gè)傳輸信道。額外地和/或替代地，在一些實(shí)施方式中，系統(tǒng)控制處理器438進(jìn)行操作以將數(shù)據(jù)端口接口440中的數(shù)據(jù)流量引導(dǎo)到本地端口442、444、446與發(fā)射機(jī)410和接收機(jī)420之間。

在一些實(shí)施方式中，接收功率監(jiān)測(cè)器模塊432被配置為從相應(yīng)的接收信道AGC電路426接收C個(gè)功率監(jiān)測(cè)器信號(hào)。接下來，接收功率監(jiān)測(cè)器模塊432生成正由每個(gè)光檢測(cè)器211接收的光學(xué)功率的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用于確定哪些光檢測(cè)器正在接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。如下面參考圖6的流程圖所描述的，當(dāng)兩個(gè)或更多個(gè)相鄰的光檢測(cè)器211正在接收數(shù)據(jù)(通常是在重疊光路上接收到的相同光束)時(shí)，比較功率讀數(shù)以確定哪個(gè)光檢測(cè)器211正在接收較強(qiáng)的信號(hào)。來自接收器420的時(shí)鐘/數(shù)據(jù)信號(hào)連接到接收縱橫制交換器460的一個(gè)維度，該接收縱橫制交換器選擇接收器420的子集以供N個(gè)協(xié)議引擎450中的至少一些進(jìn)行進(jìn)一步的處理。

在一些實(shí)施方式中，激光功率控制模塊418包括系統(tǒng)寫入的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，且產(chǎn)生用于激光偏置電路414的命令信號(hào)以便單獨(dú)設(shè)置激光偏置電路的輸出功率。在一些實(shí)施方式中，當(dāng)命令被設(shè)定為0時(shí)，對(duì)應(yīng)的VCSEL221被配置為不產(chǎn)生光學(xué)輸出，從而節(jié)省功率和避免產(chǎn)生多余的傳輸光束。發(fā)送縱橫制交換器470接受來自活躍的N個(gè)協(xié)議引擎450的數(shù)據(jù)輸出，并將數(shù)據(jù)輸出引導(dǎo)到發(fā)送器410中的活躍集合的調(diào)制器塊。

在一些實(shí)施方式中，N個(gè)協(xié)議引擎450被配置為進(jìn)行并行操作，以便同時(shí)管理多達(dá)N(即，小于等于N)個(gè)活躍數(shù)據(jù)信道的同步、成幀和低級(jí)協(xié)議。N個(gè)協(xié)議引擎450接收原始時(shí)鐘和雙向數(shù)據(jù)流，并處理相應(yīng)的協(xié)議棧以產(chǎn)生多達(dá)N個(gè)以太網(wǎng)流。在各種實(shí)施方式中，N個(gè)協(xié)議引擎450包括以太網(wǎng)交換芯片的MAC和PHY塊的許多功能，并且也包括適用于自由空間光通信環(huán)境的附加協(xié)議支持。例如，在一些實(shí)施方式中，專用協(xié)議支持包括同步、在兩個(gè)方向上的前向糾錯(cuò)處理、時(shí)鐘抖動(dòng)抑制、跨越鏈路切換事件的數(shù)據(jù)中斷的管理、控制消息處理以及處理信標(biāo)信號(hào)來促使鏈路獲取。一旦N個(gè)協(xié)議引擎450完成對(duì)多達(dá)N個(gè)活躍信道分組流的處理，則將這些流提供給數(shù)據(jù)端口接口440。在一些實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)端口接口440包括分組交換和/或路由功能，其中路由功能選擇性地將分組引導(dǎo)通過本地端口442、444和446中的一者或多者。

在各種實(shí)施方式中，當(dāng)相對(duì)于C的值來選擇N的值時(shí)存在折衷。一方面，期望多光束FSO設(shè)備包括足夠數(shù)量的協(xié)議引擎以確?？臻e和/或未充分利用的池中有可用的協(xié)議引擎，以便滿足在各種部署情況下對(duì)活躍數(shù)據(jù)信道的新需求。然而，在一些實(shí)施方式中，取決于協(xié)議引擎被配置來支持的數(shù)據(jù)吞吐量，協(xié)議引擎汲取大量的功率，并且占據(jù)可觀的硅面積。因此，另一方面，對(duì)于特定實(shí)施方式，還希望通過將協(xié)議引擎的數(shù)量N限制為小于光學(xué)通信設(shè)備的數(shù)量C的值來限制功率消耗、復(fù)雜性、物理尺寸和成本。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將從本公開理解的是，這種權(quán)衡通常是實(shí)施方式特定的。

在一些實(shí)施方式中，鏈路控制邏輯419被配置用于選擇和啟用C個(gè)發(fā)射器和接收器配對(duì)(即C個(gè)設(shè)備組)的活躍子集(小于等于N)，并引導(dǎo)縱橫制交換器460、470以將活躍子集連接到協(xié)議引擎450。如下面參考圖6所描述的，鏈路控制邏輯419在越區(qū)切換方法被涉及，其中移動(dòng)收發(fā)器促使接收和發(fā)射光束從C個(gè)設(shè)備組中的一組移動(dòng)到相鄰設(shè)備組。鏈路控制邏輯419也被配置為監(jiān)測(cè)所接收的功率測(cè)量，并且確定與活躍光檢測(cè)器211相鄰的空閑光檢測(cè)器211何時(shí)接收相對(duì)于由活躍光檢測(cè)器211接收的功率的實(shí)質(zhì)功率。在一些實(shí)施方式中，從多光束FSO放射的角度范圍用六邊形區(qū)域鑲嵌，使得每個(gè)光束信道(對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)光檢測(cè)器)具有多達(dá)六個(gè)可以以這種方式被監(jiān)測(cè)的相鄰信道。一旦相鄰光檢測(cè)器211接收的功率違反閾值，鏈路控制邏輯419確定是否需要至相鄰設(shè)備組的越區(qū)切換。如果是，則光學(xué)通信設(shè)備的(相鄰設(shè)備組的)相鄰接收器420與對(duì)應(yīng)的發(fā)射器410一起被啟用，如下面參考圖6更詳細(xì)地描述。此外，輸入數(shù)據(jù)流通過信號(hào)通知暫停，縱橫制交換器460、470被重新配置以將適當(dāng)?shù)膮f(xié)議引擎450連接到新活躍的接收和發(fā)送信道設(shè)備。一旦成幀建立，原來使用的發(fā)射和接收信道被去激活。在一些實(shí)施方式中，在遠(yuǎn)程端點(diǎn)可在兩個(gè)相鄰光束的角度范圍之間的短暫事件期間，發(fā)送縱橫制交換器470的多播能力用于在兩個(gè)或更多個(gè)相鄰信道上發(fā)送相同的輸出分組。包括在協(xié)議引擎450中的緩沖器被用于確保分組在越區(qū)切換過程期間不丟失或不會(huì)被重新排序。圖6中提供了越區(qū)切換方法的實(shí)施方式的詳細(xì)流程圖表示。

在一些實(shí)施方式中，越區(qū)切換方法被配置為管理如下情況：從多光束FSO設(shè)備的視域來看，兩個(gè)遠(yuǎn)程客戶端收發(fā)器具有小的角度間隔。例如，當(dāng)一個(gè)活躍客戶端設(shè)備經(jīng)過另一活躍客戶端設(shè)備時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)這種情況。由于越區(qū)切換方法通常包括在兩個(gè)或更多相鄰光檢測(cè)器211處檢測(cè)接收的光學(xué)功率，在一些實(shí)施例中，方法利用相關(guān)處理來確定兩個(gè)光檢測(cè)器是否正在接收相同的數(shù)據(jù)流。如果由兩個(gè)或更多相鄰光檢測(cè)器211接收的光學(xué)信號(hào)是相關(guān)的，則遠(yuǎn)端收發(fā)器被確定為位于相鄰角空間(從兩個(gè)或更多個(gè)相鄰光檢測(cè)器211延伸的空間)之間的重疊區(qū)域中，并且因此越區(qū)切換可能是恰當(dāng)?shù)?。然而，如果由兩個(gè)或更多相鄰光檢測(cè)器211接收的光學(xué)信號(hào)是不相關(guān)的，則確定兩個(gè)或更多相鄰光檢測(cè)器211正在從至少兩個(gè)具有近角間隔的獨(dú)立遠(yuǎn)端收發(fā)器接收不同的數(shù)據(jù)流。繼而，如參考圖7和圖8所描述的，在一些實(shí)施方式中，鏈路獲取方法包括為每個(gè)接收獨(dú)立數(shù)據(jù)流的接收器420提供協(xié)議引擎。額外地和/或替代地，在一些實(shí)施方式中，多用戶每光束介質(zhì)訪問控制選項(xiàng)被調(diào)用，其中多數(shù)據(jù)流被復(fù)用在相同光學(xué)信道上(例如，使用時(shí)分復(fù)用)。

在一些實(shí)施方式中，鏈路控制邏輯419也被配置為檢測(cè)可能剛剛被接通或進(jìn)入多光束FSO設(shè)備的范圍內(nèi)的新收發(fā)器。為此，如下面參照?qǐng)D7和圖8所描述的，鏈路控制邏輯419周期性地監(jiān)測(cè)所有接收到的信號(hào)和功率監(jiān)測(cè)器，以確定獲取信標(biāo)信號(hào)是否正由不活動(dòng)接收器420接收。在一些實(shí)施方式中，獲取信標(biāo)信號(hào)是鏈路控制邏輯可在無需大量計(jì)算復(fù)雜性或信號(hào)處理的情況下識(shí)別的相對(duì)高功率的光脈沖的模式。如果在空閑信道上接收到獲取信標(biāo)信號(hào)，則鏈路控制邏輯419嘗試經(jīng)由縱橫制交換器460、470將接收接收器420和伴隨發(fā)射器410(即，設(shè)備組)連接到協(xié)議引擎450中的空閑協(xié)議引擎。額外地和/或替代地，在一些實(shí)施方式中，在相反方向上，鏈路控制邏輯419被配置為使用一個(gè)或多個(gè)空閑發(fā)射器410中的每一者順序地發(fā)送獲取信標(biāo)信號(hào)，并確定是否從遠(yuǎn)端收發(fā)器接收到確認(rèn)。為此，在一些實(shí)施方式中，協(xié)議引擎450被配置為具有用于建立新的活躍數(shù)據(jù)信道的獲取和同步操作模式。在一些實(shí)施方式中，以至少幾十赫茲的速率對(duì)C個(gè)設(shè)備組中的一者或多者執(zhí)行獲取過程，以確保新的收發(fā)器可相對(duì)快速地被獲取(或重新獲取暫時(shí)遮蔽的收發(fā)器)。

如上所述，在一些實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)端口接口440包括分組交換和/或路由功能。為此，在一些實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)端口接口440包括分組交換及路由模塊。在一些實(shí)施方式中，分組交換及路由模塊包括用硅實(shí)現(xiàn)的快速路徑和在相鄰控制CPU 438上以軟件實(shí)現(xiàn)的較慢路徑。分組交換及路由模塊也包括至N個(gè)協(xié)議引擎450的分組接口，以及至一個(gè)或多個(gè)本地端口442、444和446的分組接口。在一些實(shí)施方式中，單個(gè)本地端口被提供，因?yàn)橥ㄟ^多光束FSO設(shè)備的流量通過單個(gè)接口被路由到單個(gè)主機(jī)CPU、車輛處理器或網(wǎng)絡(luò)連接。在一些實(shí)施方式中，多個(gè)本地端口被提供并且進(jìn)行并行操作。進(jìn)而，多個(gè)多光束FSO設(shè)備的本地端口可被配置為菊花鏈或X-Y網(wǎng)格，其中來自一個(gè)多光束FSO設(shè)備的流量通過網(wǎng)絡(luò)中的其他多光束FSO設(shè)備被路由，其中在一些部署中，這減少運(yùn)行完整FSO安裝的骨干連接的總數(shù)。此外，多個(gè)本地端口啟用負(fù)載平衡、網(wǎng)絡(luò)彈性或跨多個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)的流量隔離。在一些實(shí)施方式中，本地端口被配置為支持比每光束數(shù)據(jù)速率的聚合更高的帶寬，以便提供一些帶寬優(yōu)勢(shì)，并將大聚合帶寬容宿在數(shù)十或數(shù)百個(gè)同時(shí)活躍的FSO光束中。

在一些實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)端口接口440伴隨有支持塊。例如，一些實(shí)施方式包括緩沖分組、保持路由表并且收集流量統(tǒng)計(jì)的RAM(例如，緩沖器、表RAM 448)。在一些實(shí)施方式中，系統(tǒng)控制處理器438使用霧計(jì)算技術(shù)來實(shí)現(xiàn)路由算法的慢路徑，管理用于促使FSO網(wǎng)絡(luò)的本地計(jì)算、協(xié)調(diào)鏈路控制邏輯、維持網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及確保多個(gè)端點(diǎn)的QoS和安全性。系統(tǒng)控制節(jié)點(diǎn)具有用于算法、高速緩存、表和高級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的閃存和RAM存儲(chǔ)。

此外，在一些實(shí)施方式中，不需要維持一個(gè)收發(fā)器設(shè)備組上的光束與遠(yuǎn)場收發(fā)器上的光束之間的1∶1映射。在一些實(shí)施方式中，N個(gè)協(xié)議引擎450和數(shù)據(jù)端口接口440被配置為將來自兩個(gè)或更多個(gè)客戶端設(shè)備的傳輸復(fù)用到一個(gè)收發(fā)器設(shè)備組的相應(yīng)的發(fā)射和接收光束上。換句話說，兩個(gè)或更多個(gè)客戶端設(shè)備共享單個(gè)設(shè)備組，該設(shè)備組與N個(gè)協(xié)議引擎450中的相應(yīng)的一個(gè)配對(duì)。在一些實(shí)施方式中，在每個(gè)活躍信道上采用多用戶共享介質(zhì)訪問控制，從而允許多個(gè)終端用戶來共享來自多光束FSO設(shè)備的每個(gè)單獨(dú)的光束上可用的帶寬。以互補(bǔ)的方式，光束覆蓋區(qū)(footprint)中的每個(gè)客戶端端點(diǎn)將使用訪問控制協(xié)議來確定要接受在共享下游連接上的哪些分組，以及何時(shí)發(fā)送該客戶端端點(diǎn)上游數(shù)據(jù)流分組。在一些實(shí)施方式中，中央接入點(diǎn)包括背對(duì)背安裝在由客戶端設(shè)備可見的中心位置下方(例如，在競技場中的記分板下方)的這些半球形收發(fā)器中的至少一對(duì)。

圖5是根據(jù)一些實(shí)施方式的管理多光束FSO設(shè)備組件以支持?jǐn)?shù)據(jù)信道的方法的流程圖表示。在一些實(shí)施方式中，該方法由與包括光學(xué)通信設(shè)備和信道控制模塊的多光束FSO設(shè)備(例如，圖2的多光束FSO設(shè)備200)相關(guān)聯(lián)的控制系統(tǒng)(例如，圖4的通信電子設(shè)備400)執(zhí)行，其中，活躍數(shù)據(jù)信道由光學(xué)通信設(shè)備和信道控制模塊的相應(yīng)的配對(duì)支持。簡而言之，方法500包括監(jiān)測(cè)所接收的光學(xué)信號(hào)功率，以便檢測(cè)光學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào)，從而評(píng)估檢測(cè)到的光學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào)，以及響應(yīng)于該評(píng)估來調(diào)整光學(xué)通信設(shè)備和信道控制模塊之間的配對(duì)。

為此，如塊5-1所表示的，方法500包括監(jiān)測(cè)由一個(gè)或多個(gè)光學(xué)通信設(shè)備(例如，設(shè)備組)接收的光學(xué)信號(hào)功率，以便檢測(cè)使用光學(xué)通信設(shè)備中的至少一者接收的輸入光學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào)。例如，參考圖4，如上所述，接收功率監(jiān)測(cè)模塊432生成正被每個(gè)光檢測(cè)器211接收的光學(xué)功率的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用于確定哪些光檢測(cè)器正在接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。在一些實(shí)施方式中，如塊5-1a所表示的，監(jiān)測(cè)包括監(jiān)測(cè)由光學(xué)通信設(shè)備中的第一者接收的光學(xué)信號(hào)功率，其中所述光學(xué)通信設(shè)備中的第一者主要與信道控制模塊中的第一者聯(lián)合來支持第一活躍數(shù)據(jù)信道；以及監(jiān)測(cè)由光學(xué)通信設(shè)備中的第二者接收的光學(xué)信號(hào)功率，其中該光學(xué)通信設(shè)備中的第二者靠近光學(xué)通信設(shè)備中的第一者。在一些實(shí)施方式中，如塊5-1b所表示的，監(jiān)控包括確定獲取信標(biāo)信號(hào)是否正從遠(yuǎn)端收發(fā)器被接收，或者響應(yīng)于從該收發(fā)器進(jìn)行的獲取信標(biāo)信號(hào)的傳輸，確認(rèn)是否被接收到，和/或監(jiān)測(cè)當(dāng)前不支持相應(yīng)活躍數(shù)據(jù)信道的光學(xué)通信設(shè)備中的第一者。

如塊5-2所表示的，在一些實(shí)施方式中，方法500包括評(píng)估檢測(cè)到的輸入光學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào)，以便確定輸入光學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào)是否對(duì)應(yīng)于活躍數(shù)據(jù)信道。例如，參考圖4，如上所述，鏈路控制邏輯419也被配置為監(jiān)測(cè)所接收的功率的測(cè)量，以及確定輸入光學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào)是否對(duì)應(yīng)于由已在光學(xué)通信設(shè)備和信道控制模塊(例如，協(xié)議引擎)之間建立的配對(duì)(例如，設(shè)備組)支持的活躍數(shù)據(jù)信道。在一些實(shí)施方式中，如塊5-2a所表示的，監(jiān)測(cè)包括確定由光學(xué)通信設(shè)備中的第二者接收的光學(xué)信號(hào)功率是否滿足相對(duì)于由光學(xué)通信設(shè)備中的第一者接收的光學(xué)信號(hào)功率的標(biāo)準(zhǔn)，以便確定至光學(xué)通信設(shè)備中的第二者的越區(qū)切換是否適合。在一些實(shí)施方式中，如塊5-2b所表示的，評(píng)估包括評(píng)估檢測(cè)到的輸入信號(hào)，以便確定是否正在接收獲取信標(biāo)信號(hào)和/或?qū)ο惹鞍l(fā)送的獲取信標(biāo)信號(hào)的確認(rèn)是否正在被光學(xué)通信設(shè)備中的第一者接收。

如塊5-3所表示的，在一些實(shí)施方式中，方法500包括響應(yīng)于對(duì)所接收到的光學(xué)信號(hào)的評(píng)估來調(diào)整光學(xué)通信設(shè)備和信道控制模塊之間的一個(gè)或多個(gè)配對(duì)。例如，參考圖4，如上所述，鏈路控制邏輯419被配置為使用縱橫制交換器460和470來管理光學(xué)通信設(shè)備和信道控制模塊之間的配對(duì)，以便影響越區(qū)切換和/或鏈路獲取。在一些實(shí)施方式中，如塊5-3a所表示的，調(diào)整一個(gè)或多個(gè)配對(duì)包括響應(yīng)于在所接收的光學(xué)信號(hào)功率的變化來將第一活躍數(shù)據(jù)信道的主要支持轉(zhuǎn)移至光學(xué)通信設(shè)備中的第二者和信道控制模塊中的第一者的組合。在一些實(shí)施方式中，如框5-3b所表示的，調(diào)整一個(gè)或多個(gè)配對(duì)包括在光學(xué)通信設(shè)備中的第一者和當(dāng)前不支持相應(yīng)活躍數(shù)據(jù)信道的信道控制模塊中的第一者之間建立新的配對(duì)，該新的配對(duì)支持新的活躍數(shù)據(jù)信道或者刪除不再使用的現(xiàn)有配對(duì)，并且將信道控制資源返回到自由池以供隨后的再次使用。

圖6是根據(jù)一些實(shí)施方式的在多光束FSO設(shè)備組件之間轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)信道的支持的方法(即，越區(qū)切換方法)的流程圖表示。簡而言之，方法600包括響應(yīng)于接收到的光學(xué)信號(hào)功率的變化來將第一活躍數(shù)據(jù)信道的主要支持轉(zhuǎn)移至光學(xué)通信設(shè)備中的第二者和信道控制模塊中的第一者的組合。

為此，如塊6-1所表示的，方法600包括監(jiān)測(cè)從當(dāng)前支持活躍數(shù)據(jù)信道的光學(xué)通信設(shè)備和相鄰光學(xué)通信設(shè)備接收的功率。例如，參考圖4，如上所述，鏈路控制邏輯419也被配置為監(jiān)測(cè)從與當(dāng)前支持活躍數(shù)據(jù)信道的光檢測(cè)器211相鄰的至少一個(gè)光檢測(cè)器211接收的功率測(cè)量。在一些實(shí)施方式中，從多光束FSO發(fā)射的角度范圍用六邊形區(qū)域鑲嵌，使得每個(gè)光束信道(對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)光檢測(cè)器)具有多達(dá)六個(gè)可以以這種方式監(jiān)測(cè)的相鄰信道。

如塊6-2所表示的，方法600包括確定相鄰光學(xué)通信設(shè)備是否正在接收相對(duì)于由活躍信道所接收的功率的實(shí)質(zhì)功率。換句話說，方法600包括確定由光學(xué)通信設(shè)備中的第二者接收的經(jīng)調(diào)制的光學(xué)信號(hào)功率是否滿足相對(duì)于由光學(xué)通信設(shè)備中的第一者接收的光學(xué)信號(hào)功率的標(biāo)準(zhǔn)。在一些實(shí)施方式中，標(biāo)準(zhǔn)包括由光學(xué)通信設(shè)備中的第二者接收的光學(xué)信號(hào)功率是否大于由光學(xué)通信設(shè)備中的第一者接收的光學(xué)信號(hào)功率(如圖6中僅作為示例所示)。其他實(shí)施方式可使用信噪比、誤碼率或用于該決定的其他標(biāo)準(zhǔn)。在一些實(shí)施方式中，標(biāo)準(zhǔn)包括由光學(xué)通信設(shè)備中的第二者接收的光學(xué)信號(hào)功率是否相對(duì)于由光學(xué)通信設(shè)備中的第一者接收的光學(xué)信號(hào)功率在上升。

如果相鄰光學(xué)通信設(shè)備相對(duì)于由活躍設(shè)備接收的功率沒有接收實(shí)質(zhì)功率(來自塊6-2的“否”路徑)，則該方法回到由塊6-1表示的方法部分。如果相鄰光學(xué)通信設(shè)備相對(duì)于由活躍設(shè)備接收的功率接收實(shí)質(zhì)功率(來自塊6-2的“是”路徑)，則如塊6-3所表示的，方法600包括將光學(xué)通信設(shè)備的第二者添加到與第一活躍信道相關(guān)聯(lián)的發(fā)送多播組。如塊6-4所表示的，方法600包括在第一活躍信道上發(fā)送通信暫停指令。如塊6-5所表示的，方法600包括確定響應(yīng)于所發(fā)送的通信暫停指令，第一活躍信道上的輸入數(shù)據(jù)流是否已暫停/停止。如果輸入數(shù)據(jù)流尚未停止(來自塊6-5的“否”路徑)，則該方法回到由塊6-4表示的方法部分。如果輸入數(shù)據(jù)流還沒有停止(來自框6-5的“是”路徑)，則如塊6-6所表示的，方法600包括響應(yīng)于確定數(shù)據(jù)流已暫停來通過重新配置接收縱橫制交換器460將第一光學(xué)通信設(shè)備與第一信道控制模塊斷開連接。如塊6-7所表示的，方法600包括通過重新配置發(fā)送縱橫制交換器470將第二光學(xué)通信設(shè)備與第一信道控制模塊配對(duì)。如塊6-8所表示的，方法600包括在第一活躍信道上發(fā)送恢復(fù)通信指令，其中第一活躍信道現(xiàn)在由第二光學(xué)通信設(shè)備支持。如塊6-9所表示的，方法600包括響應(yīng)于所發(fā)送的通信恢復(fù)指令來確定第一活躍信道上的數(shù)據(jù)流是否已恢復(fù)。如果輸入數(shù)據(jù)流沒有恢復(fù)(來自塊6-9的“否”路徑)，則該方法回到由塊6-8表示的方法部分。如果輸入數(shù)據(jù)流恢復(fù)(來自塊6-9的“是”路徑)，則如塊6-10所表示的，方法600包括將第一光學(xué)通信設(shè)備從與第一活躍信道相關(guān)聯(lián)的多播組中移除。如塊6-11所表示的，方法600包括更新活躍信道數(shù)據(jù)庫以反映第二光學(xué)通信設(shè)備和第一信道控制模塊之間的配對(duì)。

圖7是根據(jù)一些實(shí)施方式的配對(duì)多光束FSO設(shè)備組件以便支持新數(shù)據(jù)信道的方法700的流程圖表示。簡而言之，方法700包括順序地選擇空閑光學(xué)發(fā)射器，以便發(fā)射獲取信標(biāo)信號(hào)模式，從而確定客戶端設(shè)備是否已確認(rèn)響應(yīng)，并且響應(yīng)于接收到確認(rèn)而在所選發(fā)射器和信道控制模塊之間建立新的配對(duì)。

為此，如塊7-1所表示的，方法700包括使用當(dāng)前不支持相應(yīng)活躍數(shù)據(jù)信道的光學(xué)通信設(shè)備中的第一者來選擇和發(fā)送獲取信標(biāo)信號(hào)模式。換句話說，方法700包括順序地選擇和操作空閑光學(xué)發(fā)射器以將獲取信標(biāo)信號(hào)模式發(fā)送到所選擇的發(fā)射器的角度范圍中。例如，參考圖4，該方法包括選擇第k個(gè)空閑發(fā)射器410并操作該第k個(gè)空閑發(fā)射器410來將獲取信標(biāo)信號(hào)模式發(fā)送到多光束FSO設(shè)備400的角度范圍的相應(yīng)部分中。如塊7-2所表示的，方法700包括強(qiáng)制延遲至少所估計(jì)的往返行程持續(xù)時(shí)間，以便等待客戶端設(shè)備確認(rèn)獲取信標(biāo)信號(hào)模式的傳輸。如塊7-3所表示的，方法700包括確定在強(qiáng)制等待時(shí)段到期之前，所選擇的發(fā)射器的設(shè)備組中的接收器是否已接收到確認(rèn)。如果在等待時(shí)段結(jié)束之前沒有接收到確認(rèn)(來自塊7-3的“否”路徑，意味著沒有檢測(cè)到活躍的遠(yuǎn)端收發(fā)器)，則如塊7-4所表示的，方法700包括選擇另一空閑發(fā)射器來發(fā)送獲取信標(biāo)信號(hào)模式。也就是說，在一些實(shí)施方式中，第k+1個(gè)空閑發(fā)射器(即，遞增k以C取模的值)被選擇。另一方面，一旦接收到確認(rèn)信號(hào)(來自塊7-3的“是”路徑)，如塊7-5所表示的，方法700包括預(yù)留空閑或未充分利用的信道控制模塊(例如，在一些實(shí)施方式中的協(xié)議引擎)。例如，參考圖4，鏈路控制邏輯419預(yù)留空閑或未充分利用的協(xié)議引擎450，以便建立新的鏈路。如塊7-6所表示的，方法700包括將當(dāng)前第k設(shè)備組耦合到所預(yù)留的信道控制模塊。換句話說，該方法包括調(diào)整一個(gè)或多個(gè)配對(duì)，包括在光學(xué)通信設(shè)備中的第一者與當(dāng)前不支持相應(yīng)活躍數(shù)據(jù)信道的信道控制模塊中的第一者之間建立新的配對(duì)，該新的配對(duì)支持新的活躍數(shù)據(jù)信道。例如，參考圖4，鏈路控制邏輯419配置兩個(gè)縱橫制交換器460、470以將發(fā)射器/接收器設(shè)備組連接(即，配對(duì))到所選擇的協(xié)議引擎，從而建立新的鏈路。

圖8是根據(jù)一些實(shí)施方式的配對(duì)多光束FSO設(shè)備組件以便支持新的數(shù)據(jù)信道的方法800的流程圖表示。簡而言之，方法800包括順序地選擇空閑光學(xué)接收器，以便檢測(cè)接收器是否正在從新客戶端設(shè)備接收鏈路獲取信標(biāo)、是否響應(yīng)于檢測(cè)發(fā)送確認(rèn)、以及在所選擇的接收器和信道控制模塊之間建立新的配對(duì)。在一些實(shí)施方式中，完整鏈路包括兩個(gè)收發(fā)器，且每個(gè)端點(diǎn)必須能夠發(fā)送信標(biāo)信號(hào)(如圖7所示)并適當(dāng)?shù)仨憫?yīng)所接收的信標(biāo)信號(hào)(如圖8所示)。

為此，如塊8-1所示，方法800包括選擇和監(jiān)測(cè)當(dāng)前不支持相應(yīng)活躍數(shù)據(jù)信道的光學(xué)通信設(shè)備中的第一者。換句話說，方法800包括順序地選擇和操作空閑光學(xué)接收器來識(shí)別指示所選接收器的角度范圍內(nèi)的獲取信標(biāo)信號(hào)模式的輸入光學(xué)信號(hào)。例如，參考圖4，該方法包括選擇第k個(gè)空閑接收器420，并操作該第k個(gè)空閑接收機(jī)420以觀察在多光束FSO設(shè)備400的角度范圍的相應(yīng)部分內(nèi)的獲取信標(biāo)信號(hào)模式的接收光學(xué)信號(hào)功率。如塊8-2所表示的，方法800包括確定獲取信標(biāo)信號(hào)模式是否已被第k個(gè)空閑接收器420接收。如果第k個(gè)空閑接收器420尚未接收到獲取信標(biāo)信號(hào)模式(來自塊8-2的“否”路徑)，則如塊8-4所表示的，方法800包括選擇另一空閑接收器來進(jìn)行監(jiān)測(cè)。也就是說，在一些實(shí)施方式中，選擇第k+1個(gè)空閑接收器(即，遞增k以C取模的值)。另一方面，如果第k個(gè)空閑接收器420已接收到獲取信標(biāo)信號(hào)模式(來自塊8-2的“是”路徑)，則如塊8-3表示的，方法800包括使用包括第k個(gè)空閑接收器的設(shè)備組中的發(fā)射器來發(fā)送確認(rèn)信號(hào)。如塊8-5所表示的，方法800包括預(yù)留空閑或未充分利用的信道控制模塊(即，協(xié)議引擎)。例如，參考圖4，鏈路控制邏輯419預(yù)留空閑或未充分利用的協(xié)議引擎450，以便建立新的鏈路。如塊8-6所表示的，方法800包括將當(dāng)前第k個(gè)設(shè)備組耦合到所預(yù)留的信道控制模塊。也就是說，該方法包括調(diào)整一個(gè)或多個(gè)配對(duì)，包括在光學(xué)通信設(shè)備的第一者與當(dāng)前不支持相應(yīng)活躍數(shù)據(jù)信道的信道控制模塊中的第一者之間建立新的配對(duì)，該新的配對(duì)支持新的活躍數(shù)據(jù)信道。例如，參考圖4，鏈路控制邏輯419配置兩個(gè)縱橫制交換器460、470以將發(fā)射器/接收器設(shè)備組連接(即，配對(duì))到所選擇的協(xié)議引擎，從而建立新的鏈路。

額外地，參考圖4、圖7和圖8，在一些實(shí)施方式中，鏈路獲取算法也確定哪些所分配的信道控制模塊不再處理活躍信道，使得那些信道控制模塊可以返回到空閑和/或未充分利用的池并重新被提供。為此，每個(gè)信道控制模塊被周期性地輪詢以確定其利用級(jí)別和/或確定自從它最后處理分組以來有多長時(shí)間。如果信道控制模塊在閾值量的時(shí)間內(nèi)未被充分利用，則將測(cè)試分組發(fā)送到遠(yuǎn)端收發(fā)器。如果測(cè)試分組在超時(shí)窗口內(nèi)未被確認(rèn)，則鏈路被去激活且信道控制模塊空閑。

圖9是根據(jù)一些實(shí)施方式的多光束FSO端點(diǎn)系統(tǒng)900的框圖。雖然示出了一些特定特征，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將從本公開理解的是，出于簡潔的目的沒有示出各種其他特征，以便不模糊本文公開的實(shí)施方式的更相關(guān)的方面。作為非限制性的示例，在一些實(shí)施方式中，多光束FSO端點(diǎn)系統(tǒng)900包括多光束FSO設(shè)備200、一個(gè)或多個(gè)處理單元(CPU)902、一個(gè)或多個(gè)輸入/輸出(IO)接口903、存儲(chǔ)器906、編程接口908以及用于互連這些和各種其他組件的一個(gè)或多個(gè)通信總線904。

出于簡潔和方便的目的，多光束FSO設(shè)備200包括以上參照?qǐng)D2所描述的特征。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，多光束FSO設(shè)備的各種實(shí)施方式可被預(yù)期到。

在一些實(shí)施方式中，通信總線904包括在系統(tǒng)組件之間互連和控制通信的電路。存儲(chǔ)器1006包括高速隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，如DRAM、SRAM、DDR RAM或其他隨機(jī)存取固態(tài)存儲(chǔ)器設(shè)備；并可包括非易失性存儲(chǔ)器，如一個(gè)或多個(gè)磁盤存儲(chǔ)設(shè)備、光盤存儲(chǔ)設(shè)備、閃速存儲(chǔ)器設(shè)備或其他非易失性固態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備。存儲(chǔ)器906可選擇性地包括(一個(gè)或多個(gè))位于遠(yuǎn)離中央處理單元902的存儲(chǔ)設(shè)備。存儲(chǔ)器906包括非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。此外，在一些實(shí)施方式中，存儲(chǔ)器906或存儲(chǔ)器906的非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)下列程序、模塊和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或它們的子集，包括可選操作系統(tǒng)930、鏈路控制模塊920、接收控制模塊940、發(fā)送控制模塊950、端口控制模塊960和資源控制模塊970。

操作系統(tǒng)930包括用于處理各種基本系統(tǒng)服務(wù)和用于執(zhí)行依賴于硬件的任務(wù)的過程。

在一些實(shí)施方式中，鏈路控制模塊920被配置為控制和/或調(diào)節(jié)由多光束FSO設(shè)備200跨越多個(gè)光束數(shù)據(jù)信道發(fā)送的傳輸功率；并且控制和/或均衡由多光束FSO設(shè)備200跨越多個(gè)光束數(shù)據(jù)信道接收的接收器增益；為了這一目的，在一些實(shí)施方式中，鏈路控制模塊920包括一組發(fā)射器指令921、一組接收器指令922以及啟發(fā)式算法和元數(shù)據(jù)923。在一些實(shí)施方式中，啟發(fā)式算法和元數(shù)據(jù)923例如包括先前設(shè)置的日志和與一個(gè)或多個(gè)客戶端設(shè)備相關(guān)聯(lián)的通信參數(shù)的查找表。

在一些實(shí)施方式中，接收控制模塊940被配置為恢復(fù)由多波束FSO設(shè)備200從一個(gè)或多個(gè)光束數(shù)據(jù)信道接收的數(shù)據(jù)。為此，在一些實(shí)施方式中，接收控制模塊940包括接收器功率監(jiān)測(cè)器941(例如，包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))、時(shí)鐘恢復(fù)模塊942、解調(diào)器943和接收信標(biāo)處理模塊944。

在一些實(shí)施方式中，發(fā)送控制模塊950被配置為為一個(gè)或多個(gè)光束數(shù)據(jù)信道準(zhǔn)備由多光束FSO設(shè)備200發(fā)送的傳輸數(shù)據(jù)。為此，在一些實(shí)施方式中，發(fā)送控制模塊950包括發(fā)送功率控制951(例如，包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))、調(diào)制器952、數(shù)據(jù)緩沖器953和發(fā)送信標(biāo)處理模塊954。

在一些實(shí)施方式中，端口控制模塊960被配置為將數(shù)據(jù)流路由到本地端口和從本地端口路由出。為此，在一些實(shí)施方式中，端口控制模塊960包括一組指令961、端口緩沖器962、啟發(fā)式算法和元數(shù)據(jù)963以及協(xié)議處理模塊964。在一些實(shí)施方式中，協(xié)議處理模塊964管理Phy和MAC協(xié)議和與FSO鏈路相關(guān)的協(xié)議功能。

在一些實(shí)施方式中，資源控制模塊970被配置為監(jiān)測(cè)由光學(xué)通信設(shè)備中的一者或多者接收的光學(xué)信號(hào)功率，以便檢測(cè)使用光學(xué)通信設(shè)備中的至少一者所接收的輸入光學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào)；評(píng)估檢測(cè)到的輸入光學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào)，以便確定輸入光學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào)是否對(duì)應(yīng)于活躍數(shù)據(jù)信道；以及響應(yīng)于對(duì)所接收的光學(xué)信號(hào)的評(píng)估，調(diào)整光學(xué)通信設(shè)備和信道控制模塊之間的一個(gè)或多個(gè)配對(duì)。為此，在一些實(shí)施方式中，資源控制模塊970包括一組指令971以及啟發(fā)式算法和元數(shù)據(jù)972。在一些實(shí)施方式中，資源控制模塊970被配置為管理自由資源池，并報(bào)告任何錯(cuò)誤或資源耗盡。

在一些實(shí)施方式中，具有本文所描述的一個(gè)或多個(gè)特征的設(shè)備和/或電路可被包括在任何數(shù)量的通信設(shè)備中。這樣的設(shè)備和/或電路可以直接在通信設(shè)備中、以如本文所述的模塊化形式或他們某種組合來實(shí)現(xiàn)。在一些實(shí)施例中，這樣的通信設(shè)備例如可包括蜂窩電話、智能電話、具有電話功能或不具有電話功能的手持無線設(shè)備、平板、路由器、接入點(diǎn)、基站、服務(wù)器、車輛、儀器、傳感器、致動(dòng)器等。也就是說，本領(lǐng)域技術(shù)人員還將從本公開理解的是，在各種實(shí)施方式中，多光束FSO裝置被包括在各種設(shè)備中，諸如計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、平板設(shè)備、上網(wǎng)本、互聯(lián)網(wǎng)吧、個(gè)人數(shù)字助理、光調(diào)制解調(diào)器、接入點(diǎn)、基站、中繼器、無線路由器、移動(dòng)電話、智能電話、游戲設(shè)備、計(jì)算機(jī)服務(wù)器或任何其他計(jì)算設(shè)備。在各種實(shí)施方式中，這樣的設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)處理器、一個(gè)或多個(gè)類型的存儲(chǔ)器、顯示器和/或其他用戶接口組件(例如，鍵盤、觸摸屏顯示器、鼠標(biāo)、軌跡板、數(shù)字相機(jī))和/或任何數(shù)量用于添加功能的補(bǔ)充設(shè)備。

許多其他設(shè)備配置可利用本文描述的一個(gè)或多個(gè)特征。例如，設(shè)備不需要是多頻帶設(shè)備。在另一示例中，設(shè)備可包括一個(gè)或多個(gè)多光束FSO設(shè)備，以及諸如Wi-Fi、藍(lán)牙和GPS的附加連接特征。

盡管上面描述了所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的實(shí)施方式的各個(gè)方面，但是應(yīng)當(dāng)顯而易見的是，上述實(shí)施方式的各種特征可以包含在各種各樣的形式中，并且以上描述的任何特定結(jié)構(gòu)和/或功能僅僅是說明性的?；诒竟_，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，本文描述的方面可獨(dú)立于任何其他方面來實(shí)現(xiàn)，并且這些方面中的兩者或更多者可以以各種方式組合。例如，可使用本文所提出的任何數(shù)量的方面來實(shí)現(xiàn)裝置和/或?qū)嵺`方法。此外，可使用除了這里提出的一個(gè)或多個(gè)方面之外或不同于所提出的一個(gè)或多個(gè)方面的其他結(jié)構(gòu)和/或功能來實(shí)現(xiàn)這種裝置和/或?qū)嵺`這種方法。

還應(yīng)當(dāng)理解的是，盡管術(shù)語“第一”、“第二”等可在本文用來描述各種元件，但是這些元件不應(yīng)被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用來將一個(gè)元件與另一個(gè)區(qū)分。例如，第一接觸可被稱為第二接觸，并且類似地，第二接觸可以被稱為第一接觸，這改變了描述的意思，只要在所有出現(xiàn)“第一接觸”的地方一致地被重命名并且所有出現(xiàn)“第二接觸”的地方一致地被重命名。第一接觸和第二接觸都為接觸，但它們不是相同的接觸。

本文中所使用的術(shù)語僅用于描述特定實(shí)施例的目的，并且不旨在限制權(quán)利要求。如在實(shí)施例和所附權(quán)利要求的描述中所使用的，除非上下文另有明確指示，否則單數(shù)形式“一”，“一個(gè)”和“該”旨在包括復(fù)數(shù)形式。還將理解的是，本文所使用的術(shù)語“和/或”是指并且包含一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的所列出的項(xiàng)的任意或所有可能的組合。還將當(dāng)理解的是，術(shù)語“包括”和/或“包含”在本說明書中使用時(shí)，指定所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個(gè)或多個(gè)其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或其組合的存在或添加。

如本文所使用的，術(shù)語“如果”可根據(jù)上下文被解釋為“當(dāng)”或“一旦”或“響應(yīng)于確定”或“根據(jù)確定”或“響應(yīng)于檢測(cè)到”所陳述先決條件為真。同樣地，措辭“如果確定【所陳述先決條件為真】”或“如果【所陳述先決條件為真】”或“當(dāng)【所陳述先決條件為真】時(shí)”可根據(jù)上下文被解釋為“一旦確定”或“響應(yīng)于確定”或“根據(jù)確定”或“一旦檢測(cè)到”或“響應(yīng)于檢測(cè)到”所陳述的先決條件為真。