(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の衛星のコンステレーションを備える空間伝搬光通信システムであって、
前記複数の衛星の各々は、
複数の近接する衛星との光通信のための複数の衛星間光学望遠鏡であって、前記コンステレーション内の前記衛星の数の変化に適応するために各衛星間光学望遠鏡の仰角を調節することができる、前記衛星間光学望遠鏡と、
複数の地上サイトとの光通信のための複数のアップ／ダウンリンク光学望遠鏡であって、各地上サイトが異なる場所に配置された２つ以上の地上光学望遠鏡を有する、前記複数のアップ／ダウンリンク光学望遠鏡と
を備え、
前記衛星コンステレーションが所定の地上サイトを通過するときに、所定の衛星の前記アップ／ダウンリンク望遠鏡の１つ以上は、通過のために予測された雲のない見通し線の確率に基づいて、前記所定の地上サイトの前記地上光学望遠鏡の少なくとも２つを選択し、前記選択された少なくとも２つの地上望遠鏡それぞれを追跡し、且つ前記所定の衛星に対する最も明瞭な見通し線により、地上光学望遠鏡に対してデータを送信するように構成される空間伝搬光通信システム。
【請求項２】
各衛星間光学望遠鏡は、二重光信号経路を提供するために円偏波又はスペクトルダイバーシティを利用する請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
所定の衛星の前記アップ／ダウンリンク望遠鏡の１つ以上は、前記所定の地上サイトのそれぞれの地上光学望遠鏡の少なくとも２つを継続的に且つリアルタイムに追跡するように構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記所定の衛星の前記アップ／ダウンリンク望遠鏡の１つ以上は、光ビーコンを用いて、前記所定の地上サイトのそれぞれの地上光学望遠鏡の少なくとも２つを追跡するように構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記所定の衛星の単一のアップ／ダウンリンク望遠鏡は、円偏波又はスペクトルダイバーシティを使用して前記所定の地上サイトのそれぞれの地上光学望遠鏡の前記少なくとも２つを追跡するように構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
４つの衛星間光学望遠鏡が、それぞれ、各側に１つの２つの最近接する衛星と、各側に１つの次に最近接する２つの衛星との光通信のために用いられる請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
最近接する衛星のために用いられる各光学望遠鏡は、約１５ｃｍ径の口径を含み、次に最近接する衛星のために用いられる各光学望遠鏡は、約３０ｃｍ径の口径を含む請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
各衛星間望遠鏡は、約３０ｃｍ径の口径を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記複数の衛星の前記コンステレーションは、共通の中軌道（ＭＥＯ）赤道軌道面内に打ち上げられる請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記複数の衛星の前記コンステレーションは、複数の中軌道（ＭＥＯ）衛星と、１つ以上の静止地球軌道（ＧＥＯ）衛星とを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記複数のＭＥＯ衛星の各々は、少なくとも１つのＭＥＯ衛星が前記ＧＥＯ衛星のいずれかと常に通信することができるように充分に大きな動眼視野をもつ１つ以上のＧＥＯリンク望遠鏡を含む請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記複数の衛星の前記コンステレーションは、複数の中軌道（ＭＥＯ）衛星と、１つ以上の地球低軌道（ＬＥＯ）衛星とを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
各衛星間光学望遠鏡は、前記各衛星間光学望遠鏡のジッタ及び軌道の差を補償するためのビームステアリングミラーを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
各アップ／ダウンリンク光学望遠鏡は、前記所定の地上サイトのそれぞれの前記地上光学望遠鏡の少なくとも２つの追跡を維持する二重内部ステアリングミラーを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
各アップ／ダウンリンク光学望遠鏡は、各地上サイトとの少なくとも１００Ｇｂｐｓ帯域幅での双方向リンクを提供するために、高密度波長分割多重方式（ＤＷＤＭ）を利用するように構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
各アップ／ダウンリンク望遠鏡は、約１０ｃｍ径の口径を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記複数のアップ／ダウンリンク光学望遠鏡は、地上サイトを追跡するために各々の衛星上にシーロスタットを備えたジンバル式望遠鏡又は望遠鏡である請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記複数の衛星の各々は、出力する光信号を増幅するための１つ以上の主レーザーをさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記複数の衛星の各々は、入力する光信号を再増幅することができる複数の増幅器チェーンを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記複数の衛星の各々は、光信号を電気信号に変換せずに、入力及び出力する前記光信号を、光学的に処理して切り替えるための光学的な回路を含む空間伝搬光通信請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
各衛星間光学望遠鏡は、前記コンステレーション内の前記衛星の数の変化に適応するためにその仰角を調節することができる請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
複数の衛星のコンステレーションにおける空間伝搬光通信のための方法であって、
前記複数の近接する衛星と光学的に通信するために前記複数の衛星の各々内の複数の衛星間光学望遠鏡を使用することと、
複数の地上サイトと光学的に通信するために前記複数の衛星の各々内の複数のアップ／ダウンリンク光学望遠鏡を使用することであって、各地上サイトは異なる場所に配置された２つ以上の地上光学望遠鏡を有することと、
所定の衛星によって、前記所定の衛星の通過のために予測された雲のない見通し線の確率に基づいて、所定の地上サイトの地上光学望遠鏡の少なくとも２つを選択し、前記選択された少なくとも２つの地上望遠鏡のそれぞれを追跡し、且つ前記所定の衛星に対する最も明瞭な見通し線により、地上光学望遠鏡に対してデータを送信することであって、前記複数の衛星の各々は、光信号を電気信号に変換せずに、入力及び出力する前記光信号を光学的に処理して切り替えることと
を備える方法。
【請求項２３】
各衛星間光学望遠鏡によって、二重光信号経路を提供するために、円偏波又はスペクトルダイバーシティを利用することをさらに備える請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
所定の衛星の前記アップ／ダウンリンク望遠鏡の１つ以上によって、前記所定の地上サイトの少なくとも２つのそれぞれの地上光学望遠鏡を継続的に且つリアルタイムに追跡することをさらに備える請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
各側に１つの２つの最近接する衛星と、各側に１つの次に最近接する２つの衛星との光通信を行うために、それぞれ、４つの衛星間光学望遠鏡を用いることをさらに備える請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記複数の衛星の前記コンステレーションは、共通の中軌道（ＭＥＯ）赤道軌道面内に打ち上げられる請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
前記複数の衛星の前記コンステレーションは、複数の中軌道（ＭＥＯ）衛星と、１つ以上の静止地球軌道（ＧＥＯ）衛星又は地球低軌道（ＬＥＯ）衛星とを含む請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高帯域光通信中継アーキテクチャに関する。
【背景技術】
【０００２】
世界的なインターネットの利用は、世界中の開発途上国における高成長率とともに絶えず増加している。しかしながら、赤道の近くの地域における多くの新興ビジネスセンタ（emerging business centers）は、インターネットへの接続性が良好でないというハンディを負っている。これらのセンタは、典型的には、限りある国営の高帯域ネットワークインフラストラクチャで各国に設置され、時として、非実用的にする敵対する隣国又は人を寄せ付けない地形のいずれかによって包囲され、陵上及び海底のケーブル接続が難しい場合がある。
【０００３】
しかしながら、これらの国々においてインターネットへの高帯域な接続性について継続的な需要がある。ほとんどの急拡大市場の多くは、赤道に近く、且つ、海底ケーブルを介して充分に接続されていない。より大きな国々のいくつかにとって、内部ネットワークインフラストラクチャは、比較的未発達である。さらに、自然災害もまた、接続を妨害する可能性があり、急激に影響を受けた地域を再接続する通信ネットワークを再構成する能力は、極めて貴重になり得る。充分にサービスを受けていない市場に加えて、大幅に増大する大規模な帯域幅の世界的な通信事業者は、サービスの質の契約を維持するバックアップ及び置き換え帯域幅のニーズがある。
【０００４】
静止地球軌道（ＧＥＯ：Geostationary Earth Orbit）通信衛星は、本質的に非常な待ち時間を有する一方で、他の衛星通信網が限りある世界的な接続性、低帯域幅、コストのうちのいくつかの組み合わせから影響を受ける。ＧＥＯ衛星は、１衛星ごとに地球のかなりの部分のカバレッジを提供するが、長距離の通信経路（〜３６，０００ｋｍ）を有し、１経路当たり少なくとも１２０ミリ秒の信号待ち時間内にもたらす。さらに、マルチプルバウンスは、ルーティングを提供することが必要かもしれないし、同じ衛星の直接受信可能区域内ではない地上サイト（ground sites）間の接続は、地上接続（ground connections）を必要とするかもしれない。その上、ＧＥＯ通信衛星は、現在、利用可能な帯域幅を数百ＭＨｚから数ＧＨｚまでの範囲に制限する無線周波数（ＲＦ）信号に制限される。さらに、１衛星当たり比較的高いトータルスループット（１衛星当たり３．４のＧｂｐｓに対して典型的には４８Ｍｂｐｓで７２ビーム）を提供するために、複数のビームを使用する必要がある。
【０００５】
「残りの３０億人」（０３Ｂ：Other 3 Billion）プログラムは、無線周波数（ＲＦ）信号を使用して、同じ全般的な赤道地域に貢献することを試みている。ＲＦ利用の結果として、０３Ｂには、帯域幅の厳しい制限がある。０３Ｂは、８，０００ｋｍでの赤道軌道における８〜１２個の衛星の中軌道（ＭＥＯ：Medium Earth Orbit）コンステレーションを使用する。各衛星は、（最終的には）１チャネル当たり１．２Ｇｂｐｓまでの能力をもつ１０個までのＲＦリンクを有しうる。コンステレーションは、地上サイト当たり１．２Ｇｂｐｓで７０の全地上サイト、又は全８４Ｇｂｐｓのレートであり、衛星ネットワークは、１地域当たり１個のゲートウェイにより７地域に分割される。０３Ｂは、また、衛星間リンクを有しないので、従って、地域の境界を介して通信するためにはマルチプルバウンスを必要とする。
【０００６】
イリジウム（商標）コンステレーションは、同様の市場に対処する帯域幅を単に有しない。イリジウム（商標）地球低軌道（ＬＥＯ：Low Earth Orbit）コンステレーションの高度は、１衛星当たりのアクセスを制限する約７８０ｋｍである。従って、６６個の動作中の衛星のコンステレーションは、全世界の２４時間週７日のカバレッジを提供するために使用される。ＬＥＯコンステレーション内のＬ周波帯の使用は、衛星電話の帯域幅を１Ｍｂｐｓ未満に制限する。ゲートウェイリンクは、少数の選択された拠点に対して１０Ｍｂｐｓの帯域幅を提供する。さらに、衛星間リンクは、実質的に限りある帯域幅をもつ、ＲＦである。
【０００７】
米国航空宇宙局（ＮＡＳＡ）の火星通信衛星プログラムにおいて、２００５年頃にＮＡＳＡによって、時としてレーザー通信（「laser communication」）又は略して「ｌａｓｅｒｃｏｍ」とも呼ばれる、空間伝搬光通信（ＦＳＯ）のために、いくつかの制限的実験が行われた。しかしながら、これらの実験は、１リンク当たりの上限の約５〜１０Ｇｂｐｓのカバレッジ持続時間、制限的接続性、及び通常制限的帯域幅を制限したことが判明した。商用的な実行可能性が、本プログラムの結論とはならなかった。
【０００８】
宇宙ベースのレーザー通信ネットワークを確立するそれぞれの試みがなされた。このようなネットワークの１つは、衛星間リンク、及び他の宇宙船並びに空中プラットフォームや地上サイトに対するレーザリンクによるＧＥＯ衛星のバックボーンを中心に設計された変換型通信アーキテクチャ（ＴＣＡ：Transformational Communication Architecture）であった。ＴＣＡの見積原価は非常に高かったので、存続することができなかったし、その開始時点でキャンセルされた。
【０００９】
宇宙でのレーザー通信における先の試みは、すべて、電気信号に変換され、その後、出力の光信号に戻すように変換される入力の光信号による、光−電気−光（Ｏ−Ｅ−Ｏ：optical to electrical to optical）アプローチを使用した。アプローチは、信号がオンボードで最大限の（３Ｒ）再増幅（re-amplification）、再成形（re-shaping）、及び再タイミング（re-timing）の再生を受けることができるという長所をもつ一方で、電子領域ではあるが、ハードウェアのサイズ、重量、特に電力は、厳しいチャレンジだった。作業の多くは、また、ＭＥＯ衛星よりもさらに６倍の値に匹敵する範囲である、ＧＥＯ内の衛星を使用することに集中した。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
いくつかの実施形態において、本発明は、いくつかの衛星のコンステレーションを含む空間伝搬光通信システムである。各衛星は、複数の近接する衛星との光通信のためのいくつかの衛星間光学望遠鏡を含み、各衛星間光学望遠鏡は、コンステレーション内の衛星の数の変化に適応するためにその仰角を調節することができる。各衛星は、複数の地上サイトとの光通信のためのいくつかのアップ／ダウンリンク光学望遠鏡をさらに含み、ここで、各地上サイトは、２個以上の地上光学望遠鏡を有する。衛星コンステレーションが所定の地上サイトを通過するときに、所定の衛星のアップ／ダウンリンク望遠鏡の１つ以上は、所定の地上サイトのそれぞれの地上光学望遠鏡の少なくとも２個を追跡し、且つ所定の衛星に対する最も明瞭な見通し線により地上光学望遠鏡に対してデータを送信するように構成される。さらに、衛星の各々は、光信号を電気信号に変換せずに、入力及び出力する光信号を、光学的に処理して切り替えるための光学的な回路を含む。
【００１１】
いくつかの実施形態において、本発明は、複数の衛星のコンステレーションにおける空間伝搬光通信のための方法である。方法は、複数の近接する衛星と光学的に通信するために複数の衛星の各々内の複数の衛星間光学望遠鏡を使用することと、複数の地上サイトと光学的に通信するために複数の衛星の各々内の複数のアップ／ダウンリンク光学望遠鏡を使用することであって、各地上サイトは２個以上の地上光学望遠鏡を有することと、所定の衛星によって、所定の地上サイトのそれぞれの地上光学望遠鏡の少なくとも２個を追跡し、且つ所定の衛星に対する最も明瞭な見通し線により地上光学望遠鏡に対してデータを送信することであって、複数の衛星の各々は、光信号を電気信号に変換せずに、入力及び出力する光信号を光学的に処理して切り替えることを含む。
【００１２】
いくつかの実施形態において、本発明は、いくつかの衛星のコンステレーションを含む空間伝搬光通信システムである。各衛星は、複数の近接する衛星との光通信のためのいくつかの衛星間光学望遠鏡と、複数の地上サイトとの光通信のためのいくつかのアップ／ダウンリンク光学望遠鏡とを含む。複数の衛星の各々は、光信号を電気信号に変換せずに、入力及び出力する光信号を、光学的に処理して切り替えるための光学的な回路を含む。
【００１３】
いくつかの実施形態において、各衛星間光学望遠鏡は、二重光信号経路を提供するために円偏波又はスペクトルダイバーシティを利用してもよい。さらに、所定の衛星のアップ／ダウンリンク望遠鏡の１つ以上は、例えば光ビーコンを使用することによって、所定の地上サイトのそれぞれの地上光学望遠鏡の少なくとも２個を継続的に且つリアルタイムに追跡するように構成されてもよい。いくつかの実施形態において、所定の衛星の単一のアップ／ダウンリンク望遠鏡は、円偏波又はスペクトルダイバーシティを使用して所定の地上サイトのそれぞれの地上光学望遠鏡の前記少なくとも２個を追跡するように構成されてもよい。
【００１４】
いくつかの実施形態において、各衛星間光学望遠鏡は、前記各衛星間光学望遠鏡のジッタ及び軌道の差を補償するためのビームステアリングミラーを含んでもよい。いくつかの実施形態において、各アップ／ダウンリンク光学望遠鏡は、所定の地上サイトのそれぞれの地上光学望遠鏡の前記少なくとも２個の追跡を維持する二重内部ステアリングミラーを含んでもよい。
【００１５】
本発明のさらに充分な理解及び多くの付帯の特徴並びにその態様は、同様の参照記号が同様の構成部品を示す添付の図面とともに検討される場合に以下の詳細な説明に対する参照によって本発明がさらに適切に理解されるにつれて、より容易に明らかになるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のいくつかの実施形態による、光通信を備えた複数の衛星の好ましいＭＥＯコンステレーションを示す図である。
【図２】本発明のいくつかの実施形態による、クロスリンク及びアップ／ダウン望遠鏡を含む衛星ペイロードの好ましいレイアウト図である。
【図３】本発明のいくつかの実施形態による、衛星ペイロードを通じた光通信経路の好ましいブロック図である。
【図４】本発明のいくつかの実施形態による、オンボード光学ハードウェアシステムのための簡略ブロック図である。
【図５】本発明のいくつかの実施形態による、オンボード光学ハードウェアシステムのための好ましいブロック図である。
【図６】本発明のいくつかの実施形態による、オンボード光学ハードウェアシステムのための好ましいブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を、その好ましい実施形態が図示される添付の図面を参照しながら、ここで、さらに充分に説明する。しかしながら、本発明は、様々な形式で具体化されてもよく、本明細書において明記された実施形態に限定されるように解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が完璧で且つ完結しているように提供され、当業者に対して本発明の概念を充分に伝えることになる。
【００１８】
いくつかの実施形態において、本発明は、世界で最も急激に成長しているビジネスセンタの多くに、インターネットに対する改善された接続性を含む、劇的に改善された通信信号のスループットを提供するための新規性を有するアプローチを提供する高帯域トランスペアレント光通信中継アーキテクチャを対象とする。空間光ハードウェアは、光通信規格の将来の発達にとらわれないように設計されているので、長期にわたって時代遅れにならない。地上ハードウェアは、さらに高い帯域幅又は規格の何らかの変化をサポートするために漸増的にアップグレードされ得る。ネットワークは、複数の冗長経路及び迅速な再構成により、高度にフレキシブルである。
【００１９】
いくつかの実施形態において、本発明は、ＭＥＯ衛星の冗長に接続されるリングを地上サイトのネットワークに対してリンクすることができるスペースプラットホーム上に光中継のためのニーズを満足させるために、新規性を有するアプローチ（例えばＭＥＯ衛星のコンステレーション）を対象とする。ＭＥＯ衛星のこのコンステレーションは、非常に透過的且つ光学フォーマット及び変調方式とは独立的にすることができ、好ましくは、信号は、他の光通信帯域に対する可能的な拡張によりＣ周波帯又はＬ周波帯スペクトル帯域内にある。通信規格を使用して、いくつかの実施形態は、近接する衛星の間で少なくとも１，６００Ｇｂｐｓのデータを渡す能力により、地上サイトに対する少なくとも８００Ｇｂｐｓのトータルスループット（各リンクの双方向をカウントする）を提供することができる。ペイロードは、能力を容易に追加するために打ち上げられた最新の衛星により、コンステレーションの増殖をサポートするように構成され、ペイロードは、任意の故障した衛星をネットワークから切り離すためにネットワークを迅速に再構成することができる。
【００２０】
図１は、本発明のいくつかの実施形態による、複数の衛星１０２の好ましいＭＥＯコンステレーション１００を示す。図示するように、８個の衛星１０２（８個のボールコンステレーション）が、特に赤道軌道の周囲に、地球の帯域の連続的なカバレッジを提供するために、配置され、相互にネットワーク接続されている。８個の衛星が例として示されるが、本発明は、８個の衛星に限定されないし、例えば、４個、１６個、又は他の数の衛星など、異なる数の衛星が、１衛星ごとののさらなるカバレッジ時間及び／又は冗長性の目的のために使用することができる。ＭＥＯコンステレーションの各衛星は、衛星間レーザー通信（ＩＳＬ：inter-satellite lasercom）光学望遠鏡を使用して、複数の最近接するものに対して光学的に連結される（例えば、最小限の４個のボールのコンステレーション以外では４個以上、ここでは２個の近接するもののみが見える）。いくつかの実施形態において、円偏波又はスペクトルダイバーシティは、１望遠鏡ごとに二重光信号経路を提供するために用いられる。いくつかの実施形態において、円偏波は、受信信号から送信された信号を分離するために用いられる。
【００２１】
異なるスペクトル領域も、また、ＩＳＬ光学望遠鏡ごとに４個以上の経路を可能にするために、ネットワークチャネル割り当ての複雑性に対するわずかな影響で、用いられることができる。ＩＳＬ光学望遠鏡は、光通信の異なる角度がリング（コンステレーション）から追加する衛星又は除外する衛星（すなわちコンステレーション内の衛星の数の変化）に適応することを可能にする（適応する）ためにそれらの仰角を調節し、現在使われている衛星を再度位相整合することができる。
【００２２】
例えば、コンステレーション内に打ち上げられる新規の衛星の場合、軌道の修正及び衛星間光通信及び地上光通信（望遠鏡）を再構成するための１つ以上のコマンドが、例えば、地上サイトにおける地上望遠鏡から各衛星に送信される。
【００２３】
いくつかの実施形態において、各衛星は、アップ／ダウンリンク光学望遠鏡を用いて、複数の地上サイトに接続される。取り得る最小限の構成は、１つの衛星ごとの単一のアップ／ダウンリンク望遠鏡であるが、但し、複数の望遠鏡は、ネットワークの全能力を増加させ、より大きな収益源を提供するだろう。いくつかの実施形態において６個又は８個の望遠鏡が好ましいかもしれないが、ホスト衛星は、少なくとも４台のアップ／ダウンリンク望遠鏡を容易にサポートすることができる。古いものを壊す前にネットワークが新規の接続を確立すること（すなわち「メークビフォアブレーク」スキーム）を可能にして、コンステレーション内の先行する衛星からの地上接続が末端に近づいている場合は常に少なくとも１台のアップ／ダウンリンク望遠鏡が空いているように、接続はスケジューリングされる。
【００２４】
地上のサイトダイバーシティーは、互いに相対的に近接近する、例えば関連する地上ゲートウェイから数百キロメートル以内の複数（２個以上）の端末（地上光学望遠鏡）により、悪天候による故障停止を軽減するために用いられる。これらの地上端末／望遠鏡の２個が、通過のために予測された雲のない見通し線の確率に基づいて、地上サイトに光学的に接続される衛星の各々の通過のために選択される。これらの２個の地上端末は、衛星上の個別のアップ／ダウンリンク望遠鏡によって追跡されてもよいが、単一の望遠鏡によって双方の地上端末を同時にカバーするのに充分広い視界を備えた二重追跡システムを利用することも可能だろう。いくつかの実施形態において、二重偏波は、空間の分離が不適切な場合に２個の地上端末からの信号を区別するための１つのアプローチとして用いられる。いくつかの実施形態において、異なるスペクトルバンドは、ビーコンのために用いられることができる。
【００２５】
さらに、衛星コンステレーションが地上サイトを通過するとき、古いものが壊れる前に新規の接続を確立することができるように、各地上サイトは、少なくとも２個のアップ／ダウンリンク望遠鏡を有し得る。このように、衛星コンステレーションは、単一のゲートウェイ／サイトをサポートする個別の地上端末間を監視し、リアルタイムで切り換えるとともに、サイトダイバーシティーを用いることによって高度の利用可能度を有する。通過の間に、アップ／ダウンリンク望遠鏡は、光ビーコンを用いて、双方の現在の地上サイト／端末を継続的に且つリアルタイムで追跡し、最も明瞭な見通し線を備えたものに対してデータを送信する。互いに相対的に近接近する複数（例えば２個以上）の地上端末は、有線又は無線の電気通信スキーム又は光通信スキームを介して、共有のゲートウェイと直接通信する。ゲートウェイは、ローカルの高速インターネット網への複数接続を備えたキャリアホテル又は他のサイト内に設置されてもよい。
【００２６】
いくつかの実施形態において、地上端末の各々は、１つ以上の衛星において光学ビームを導くための望遠鏡及びアンテナ系を含む。いくつかの実施形態において、地上のジンバル式レーザー通信端末／望遠鏡は、各々の通過の間に個々の衛星を追跡する。いくつかの実施形態において、ネットワークオペレーションセンタは、衛星が地球のまわりの軌道に乗るときに古いものが切り離される前に新規の接続を行うために用いられる予備のリンクにより、所望の地上サイト間の連続的な接続性を維持するデータ経路を構成するために１つ以上の切り替えコマンドを送信する。
【００２７】
図１の衛星コンステレーションは、ＭＥＯ軌道に関して記載されるが、ＧＥＯ軌道衛星とＭＥＯ軌道衛星との組み合わせも可能であって、本発明の範囲内である。アーキテクチャに対する１個以上のＧＥＯ衛星の追加は、複数の方法で行われてもよい。簡単には、限られたアプローチではあるが、ＭＥＯ中継コンステレーション用のゲートウェイは、ＧＥＯ衛星用の端末とともに同一場所に配置されるだろう。このアプローチは、１つのＧＥＯ衛星から別の衛星にデータを渡すＭＥＯコンステレーションを用いる。さらにフレキシブルなアプローチは、少なくとも１つのＭＥＯ衛星がＧＥＯ軌道内の任意の衛星と常に通信することができるようになる充分に広い動眼視野をもつ、１個以上のＧＥＯリンク望遠鏡を各ＭＥＯ衛星に対して追加することができる。拡大された範囲を与えられて、ＭＥＯリンクに接近するように設計された増幅器は、ＧＥＯ間に届く３〜５Ｇｂｐｓをサポートすることができるだろう。さらにハイレベルのデータレートは、増幅器からの増大された電力出力により達成することができる。ハードウェアがトランスペアレントモードで動作するので、この異なるデータレート及び範囲をサポートするための何らかの大幅な変更を加える必要はない。いくつかの実施形態において、アップリンクのためのＲＦ通信モードを追加するか、若しくはＲＦ通信モードに切り替えて、ＧＥＯ衛星に対して等角の電子操作式アレイ（ＥＳＡ：Electronically Steered Array）を用いてダウンリンクすることも、可能である。いくつかの実施形態において、ＲＦ信号が１つの衛星から他の衛星に対して通信するためにのみ用いられるので、周波数の割り当て問題は単純化され、利用される周波数は、大気圏に突入しないものとして選択されることができる。
【００２８】
いくつかの実施形態において、地球低軌道（ＬＥＯ：Low Earth Orbit）衛星とＭＥＯ軌道衛星との組み合わせも、可能であり、本発明の範囲内でもある。１個以上のＬＥＯ衛星を本発明のコンステレーションに対して追加する複数の方法もある。あらゆるケースにおいて、衛星用の地上処理センタに接続されたゲートウェイに対して相対的にハイレベルのデータレートでデータを収集するＬＥＯ衛星からの一方向性データフローが焦点となる。簡単なアプローチは、互換性のあるレーザー通信伝送器をＬＥＯ衛星に追加することである。中継衛星に搭載されたアップ／ダウンリンクビームディレクタは、赤道から約２０度以内にある場合、ＬＥＯ衛星を追跡することができる。太陽同期衛星又は近極軌道衛星に対して、これは、軌道ごとに２個の通信ウィンドウを提供するだろう。２個の通信ウィンドウの各々は、衛星の軌道周期の約１０％を表わす。接続時間は、より小さい傾斜角のＬＥＯ軌道に向かって増加するだろう。オンボードデータ記憶装置を用いるストア・ダンプ法（store-and-dump strategy）が用いられてもよい。
【００２９】
いくぶん複雑なアプローチは、同じ軌道面内のＬＥＯ衛星のリングを本発明のコンステレーションに追加しうる。各ＬＥＯ衛星は、その最近接するものと通信する１対の衛星間リンク、及びＭＥＯリングに対するアップリンクレーザー通信送信機を有する。ＬＥＯ衛星は、軌道内のそれに先行する衛星からデータを受信し、自身のデータを追加し、その後、後続の衛星に対して結果を送信しうる。データストリームがＭＥＯリングに接続されるＬＥＯリング内の２個の衛星の一方に到達するとき、データは、その後、通常のＭＥＯカバレッジゾーン内の所望のゲートウェイに対してＭＥＯ衛星まで送信されて中継される。このアプローチにより、結果的に、すべてのＬＥＯ衛星データは、１秒未満の待ち時間で地上に到達する。それは、また、ＬＥＯ衛星用のオンボードデータ記憶装置の必要性を低減するか若しくは省きうる。部分的なＬＥＯリングは有効な接続時間を増加させるために確立される、混合アプローチも、また可能である。部分的なリング内の衛星のいずれのＭＥＯ中継衛星とも接触することができる限り、すべての衛星からのデータは、１秒の何分の１以内にゲートウェイに達する。
【００３０】
図２は、本発明のいくつかの実施形態による、クロスリンク及びアップ／ダウン望遠鏡を含む衛星ペイロードの好ましいレイアウト図である。図示するように、衛星間光通信のための各々の衛星の外部上に対して、複数（この好ましい図には４個が示される）の衛星間（クロスリンク）望遠鏡２０４ａ〜２０４ｃがインストールされる。この例において、望遠鏡２０４ａ、２０４ｂは、衛星の右側に配置され、その右側上のその最近接する衛星の１個以上と通信する。例えば、２０４ａは、その側上の最近接する衛星（すなわち隣り合う衛星）の方を指して通信し、２０４ｂは、その側上の次の最近接する衛星（すなわち、２つの衛星は離れる）の方を指して通信しうる。同様に、望遠鏡２０４ｃ、２０４ｄは、残された側に配置し、その残された側の上のその最近接する衛星の１個以上と通信する。クロスリンク望遠鏡の各々は、近接する衛星との光通信の較正のために、及び／又は新規の衛星との新規の光通信を確立するためにコンステレーションに対して追加されている新規の衛星の場合に、選択的に操作されることができる。すなわち、衛星間光リンクは、冗長ネットワーク内のそれぞれの衛星を接続する。
【００３１】
いくつかの実施形態において、クロスリンク望遠鏡２０４ａ〜２０４ｄは、コンステレーション内の近接する衛星を追跡するために調節可能な仰角設定を含む。いくつかの実施形態において、２個の最近接するもの及び２個の次に最近接するものが、衛星間通信のために利用される。ビームステアリングミラーは、ホスト衛星のジッタ及びわずかな軌道差を補償するために用いられる。コンステレーション及び通信リング内に衛星を追加するか切り離すために、仰角調整は、稀少な基準で用いられる。クロスリンク望遠鏡は共有資源であるので、いくつかの方法は、クロスリンク内に信号を組み合わせて、その後、伝送の後にデータを分離するために偏波及び粗波長分離を用いるのに適切である。いくつかの実施形態において、４個以上の信号バンドルは、同一のクロスリンク望遠鏡を共有する。
【００３２】
その上、地上通信及びサイトダイバーシティーのための各衛星の外側部分に搭載された複数（例示の図では６個が示される）のアップ／ダウンリンク望遠鏡２０６ａ〜２０６ｇがある。いくつかの実施形態において、各アップ／ダウンリンク望遠鏡は、少なくとも世界中の地上サイト間の単一の高帯域（例えば１００Ｇｂｐｓ）の双方向接続をサポートする。同一の衛星又は接続されている衛星のいずれかの別のアップ／ダウンリンク望遠鏡は、接続の他の端部のために用いられる。１衛星当たり８個の衛星及び６個のアップ／ダウンリンク望遠鏡により、ネットワークは、２４個までの高帯域双方角接続をサポートすることができる。
【００３３】
いくつかの実施形態において、アップ／ダウンリンク望遠鏡２０６ａ〜２０６ｇは、地上サイトを追跡し、且つ高帯域リンクを確立するために各々の衛星上にシーロスタットを備えたジンバル式望遠鏡又は望遠鏡である。いくつかの実施形態において、高密度波長分割多重方式（ＤＷＤＭ：Dense Wavelength Diversity Multiplexing）は、各地上サイトとの帯域幅リンクにおいて双方向１００Ｇｂｐｓ（又はそれ以上）を提供するために用いられる。偏波及び／又は波長ダイバーシティーも、また、２個のデータストリームを分離するために用いられる。サイトダイバーシティーは、見通し線内の雲による故障停止を低減するために用いられる。各望遠鏡は、ジンバル又はシーロスタットによって追跡される、中心点の半径１００ｋｍ以内で２個の受信地上望遠鏡上での追跡を維持する二重内部ステアリングミラーを有する。これら２個の地上望遠鏡は、各衛星は通過する前に、さらに大きなセットから選択されることができる。
【００３４】
いくつかの実施形態において、アップ／ダウンリンク望遠鏡は、地上サイトを追跡するために、ジンバル上の又はシーロスタットを用いた小型の光学望遠鏡（例えば約１０ｃｍ径の口径）である。複数のビームステアリングミラー及び制御ループは、各アップ／ダウンリンク望遠鏡が、地上サイトの半径１００ｋｍ以内で、利用可能な端末の大規模なリストから各々の通過の際に選択されてもよい、２個の端末を同時に追跡することを可能にする。いくつかの実施形態において、地上光学望遠鏡は、例えば名目上４０ｃｍ径の大型であり、これらの大型望遠鏡からビームを操作するためのオプションとしてシーロスタットを省いてもよい。いくつかの実施形態において、衛星間リンクは、新規の衛星がリングに追加されるか若しくは故障した衛星をそこから取り除くときはいつでも、軌道面に沿って再度指し示すために用いられる仰角機構により、軌道内のプラットホームジッタ及びわずかな変化を補償するために高速のビームステアリングミラーを用いる、例えば約３０ｃｍの大型の望遠鏡によって確立される。最近接接続のために用いられるクロスリンク望遠鏡は、ハードウェアの残りの部分を等しく保持し、且つペイロード重量を低減するために、さらに離間した次の最近接に用いられたものより小さくてもよい。
【００３５】
各衛星の光オンボードハードウェア（ペイロード）は、複数の光学的前置増幅器２１２と、光スイッチマトリックス２０８、１個以上の主増幅器２１０と、複数の電力増幅器２１６と、コマンド、コントロール及びテレメトリ（ＣＣ＆Ｔ：Command, Control, And Telemetry）サブシステム２１４と、電源２１８とを含む。いくつかの実施形態において、光学的前置増幅器２１２及び電力増幅器２１６は、各々の受信機において、１ビットごとに許容できる信号対ノイズ比（ＳＮＲ）又はフォトンを提供するために、許容できるクロストーク及び充分なトータル増幅をもつ、一定数（例えば１０）の独立した１０Ｇｂｐｓチャネルをサポートする。レーザポンプパワーは、他の実施形態において、帯域幅の様々な需要に応じるために１増幅器当たりのチャネル数を調節することができるように拡大縮小可能である。増幅器は、エルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：Erbium-Doped Fiber Amplifier）、平面導波路（ＰＷＧ：Planar Waveguide）、ラマン増幅器、半導波型高アスペクト比コア（ＳＨＡＲＣ：Semi-Guiding High Aspect Ratio Core）ファイバレーザ増幅器、又は他の技術若しくはその組み合わせであってもよい。
【００３６】
いくつかの実施形態において、商業規格は、民生（ＣＯＴＳ）部品、宇宙開発機材への所望のアプローチ、及び地上のＣＯＴＳ部品の直接使用の宇宙能力により、可能な程度に用いられる。いくつかの実施形態において、Ｃ周波帯又はＣバンド及びＬバンド光増幅器は、平面導波路（ＰＷＧ）又は関連技術を用いる。いくつかの実施形態において、ペイロード用の国際電気通信連合（ＩＴＵ）規格の５０ＧＨｚのチャネル分離は、規格が進化し、且つそれをサポートするために商用ハードウェアが開発されるような将来において可能で簡単なアップグレードを伴って、用いられる。いくつかの実施形態において、電力インタフェース機構は、本発明の光学的なハードウェアが一定の電力制限を伴う「標準的」又は既存の衛星プラットフォームに適合することができるように、衛星の（標準的）電力バスに接続するように構成される。概して、衛星の光ハードウェアは、このようなアップグレードがすべて地上で達成することができるように、特定のインプリメンテーションの詳細に対して可能な限りトランスペアレントで且つ依存しない。
【００３７】
複数の衛星の各々は、光信号を電気信号に変換せずに、入力及び出力光信号を、光学的に処理して切り替えるための光学的な回路／ハードウェアを含む。オンボードハードウェアは、地上及び／又は１個以上の近接する衛星から入力される光データストリームを受信し、光学的にそれを再生し、所望の（選択された）出力経路に対してそれを方向づけるために光スイッチを用いて、その最終目的地（地上及び／又は１個以上の近接する衛星）に向けてそれを送信する。入力の光データストリームの再生は、（光学的前置増幅器２１２、主増幅器２１０、及び電力増幅器２１６による）光学ドメイン内のすべての再増幅を含む。すなわち、光データストリームの増幅は、各衛星ペイロード内の電気信号に対して及び透過的にデータ変調スキームに対して常に切り替えずに遂行される。オンボードハードウェアは、Ｃ周波帯、Ｌ周波帯、及び他の光学的帯域において動作し、再成形し、光データストリームを再位相整合する能力をもつ。
【００３８】
いくつかの実施形態において、少なくとも８０個の１０ＧＨｚチャネルを提供するために、約５０ＧＨｚのチャネル分離は、高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ：Dense Wavelength Division Multiplexing ）とともに用いられる。但し、（より複雑な変調方式を用いる）さらなるチャネル及び１チャネル当たりのさらにハイレベルの帯域幅が可能であり、本発明の範囲内である。光スイッチマトリックス２０８は、各光入力が他の出力チャネルに対して光学的に連結されることを可能にする。いくつかの実施形態において、光スイッチマトリックス２０８が、チャネルの全体のバンドルを含む、各々の入力上で受信するいかなる信号でも切り替えることができる。いくつかの実施形態において、各々の個別チャネルを切り換えること可能にするために、多重分離、個別チャネルレベルでの切り替え、及び再多重化が実行される。オンボード光スイッチマトリックス２０８は、また、衛星コンステレーションが地上サイトを通過するときにネットワーク光学パスを確立し、更新することを可能にする。
【００３９】
１個以上の主レーザー２１０は、各衛星上の光信号のために増幅チェーンの一部として各衛星上で用いられる。いくつかの実施形態において、チャネルがすべて相互に多重伝送される場合、主増幅器は、終段電力増幅器と同じくらいの電力を必要とするかもしれない。各接続がそれ自身の増幅器チェーンを有する他の実施形態において、主増幅器は、終段電力増幅器より著しく少ない電力を要する。
【００４０】
図３は、本発明のいくつかの実施形態による光通信チャネル３００の好ましいブロック図であり、光通信チャネル３００の一部は、衛星のペイロードを通じて伝わる。図示するように、光信号は、ブロック３０２における地上ユーザによって生成される。生成された光信号は、地上端末光トランシーバ３０８に対して提供される前に、ブロック３０４において事前に増幅され、ブロック３０６において電力が増幅される。地上端末の光トランシーバ３０８は、選択された衛星に対して増幅された光信号を送信するために、地上端末望遠鏡の１つを用いる。送信された光信号は、衛星トランシーバ望遠鏡３１０によって受信され、衛星前置増幅器３１２及び主増幅器３１４によって増幅される。増幅された光信号は、その後、オンボード光スイッチ３１５によって所望の場所（例えば、地上端末のトランシーバ３２８、近接する衛星トランシーバ望遠鏡３１８）に対して方向づけられる。経路が選択された後、光信号は、選択された望遠鏡に関連づけられた光学的電力増幅器３１６によって、もう１回増幅される。
【００４１】
光スイッチ網は、光信号コンテンツに対して透過的で簡単なＮｘＮクロスコネクト光スイッチ、又は各起点から複数の送信先（ターゲット）に対してデータストリームの配送を可能にする８０×８０のノンブロック・クロスコネクト光スイッチにより追従するデマルチプレクサを含む様々な形式にあってもよい。いくつかの実施形態において、光スイッチ網は、スイッチによって取り扱われる電力を低減するために、前置増幅器の直後に配置されてもよい。いくつかの実施形態において、主増幅器及び電力増幅器は単一の高利得電力増幅器内に組み合わせられてもよい。
【００４２】
光信号が近接する衛星トランシーバ望遠鏡３１８によって受信されるとき、光信号は、光プリアンプ３２０及び光学的主増幅器３２２によって（近接する衛星トランシーバにおいて）増幅される。オンボード光学的電力増幅器３２６によって増幅された後、（近接する衛星の）オンボード光スイッチ３２４は、地上端末のトランシーバ３２８に対して信号をリダイレクトする。受信された光信号は、その後、さらなる処理のためにユーザ３３４に対して送信される前に、光学的前置増幅器３３０及び光学的電力増幅器３３２によって増幅される。いくつかの実施形態において、地上トランシーバ３０８、３２８は、２つの異なるサイトにある。図３における、「ＡＰＴ」（取得（Acquisition）、指示（Point）、追跡（Track））の記号表示によって示されるように、衛星トランシーバ望遠鏡３１０、近接する衛星トランシーバ望遠鏡３１８、地上のトランシーバ（望遠鏡）３０８、３２８は、それらのターゲットの望遠鏡を指し示し、追跡することができる。この光通信チャネルアーキテクチャは、時として、曲り管（bent pipe）と呼ばれる。以上に述べたように、光信号は、電気信号に変換されない。従って、あたかも光信号が、信号を受信して別の地上局又は衛星に対するその方向を変更する曲り管を通じて、単に伝わっているかのようである。
【００４３】
図４は、本発明のいくつかの実施形態による、オンボード光学ハードウェアシステム４００のための簡略ブロック図である。この図は、光スイッチ４０８からの１つの送信先のみを図示するために単純化されている。図示するように、入力の光信号は光学ビームエクスパンダ４１４によって受信され、光学的前置増幅器４１２によって事前に増幅される。いくつかの実施形態において、入力信号における各入力ビットは、リンクバジェットに基づいて、〜４００フォトンを含む。地上又は別の衛星上の次段における同一のレベルを達成するために、信号を約４００万倍に増幅する必要がある。事前に増幅された光信号は、その後、マルチプレクサによって組み合わせられてもよい。個別チャネルのための組み合わせ信号は、その後、光学的主増幅器４０４によって増幅され、デマルチプレクサ４０６によって多重分離され、その後、それが終段電力増幅器４１０によって増幅された後、ビームエクスパンダ４１４によって選択された送信先に対して方向づけられる光学的（クロスバ）スイッチ４０８に供給される。いくつかの実施形態において、個別の主増幅器が各前置増幅器のために用いられるので、マルチプレクサ及びデマルチプレクサを省くことができる。光学増幅器は、非常に低ノイズになるように設計されており、その結果、フォトンショットノイズは優勢なノイズ源である。
【００４４】
光学増幅器は、前段からの光信号に含まれ得るあらゆるノイズを低減する１つ以上の光フィルタを含んでもよい。３個の増幅段は、低ノイズのために最適化された前置増幅器、入力電力に対する光出力効率（電気／光変換効率）のために最適化された終段電力増幅器、及び２つの要件のバランスをとる主増幅器により、最適と見なされる。いくつかの実施形態において、光学ビームエクスパンダは、各地上サイトとの帯域幅リンクにおいて双方向１００Ｇｂｐｓ（又はそれ以上）を提供するために高密度波長分割多重方式（ＤＷＤＭ：Dense Wavelength Diversity Multiplexing ）を用いるように構成される。
【００４５】
いくつかの実施形態において、平面導波路（ＰＷＧ）レーザーは、３つのタイプのすべての光学増幅器に用いられるが、他のオプション、例えば、エルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）及び半導波型高アスペクト比コア（ＳＨＡＲＣ）ファイバレーザ増幅器も用いられることができる。２００７年８月９日に出願されて、共有の米国特許出願第２００９／００４１０６１号において、好ましいＳＨＡＲＣレーザー増幅器が開示されており、それらの全内容は、参照によって本明細書に明示的に援用される。いくつかの実施形態において、ビームエクスパンダ４１４は、ジンバル及び高速ステアリングミラー（ＦＳＭ）による１０ｃｍアップ／ダウンビームエクスパンダである。いくつかの実施形態において、光学的前置増幅器４１２は、約４０００倍（利得）で入力信号を増幅することができ、チャンネル入力信号当たり０．２５μＷからチャンネル信号当たり及び１ｍＷで出力する。いくつかの実施形態において、光学的主増幅器４０４は、約２５０倍の利得を有し、１チャネル当たり１００ｍＷで入出力８０チャネル、又は８Ｗトータルとして、１チャネル当たり約０．４ｍＷの８０チャネルを得ることができる。他の実施形態において、各々が前置増幅器と対にされ、Ｎ×Ｎの光学的なクロスバースイッチに入力され、１チャネル当たり約０．４ｍＷの１０入力チャネルを得ることができ、１チャネル当たり１００ｍＷの１０チャネル、又は１Ｗトータルを出力することができる、複数の主増幅器がある。いくつかの実施形態において、光電力増幅器４１０は、約２５倍の利得を有し、１チャネル当たり１Ｗで入出力１０チャネルとして、１チャネル当たり約０．４ｍＷの１０チャネルを得ることができる。
【００４６】
光学的（クロスバ）スイッチは、充分に透過的な二地点間接続又はすべての地上サイト間のさらにフレキシブルな環状結線を可能にする、異なる切り替えアプローチを実行することができる。各入力は、他の入力をブロックせずに、任意の出力に接続されることができる。いくつかの実施形態において、光スイッチは、その入力から所望の出力まで各光信号を反射するように指令されるにつれて傾く複数の小型のミラーをもつ、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ：Microelectromechanical systems）技術を用いる。いくつかの実施形態において、低損失の圧電スイッチが用いられる。
【００４７】
図５は、本発明のいくつかの実施形態による、オンボード光学ハードウェアシステム５００のための好ましいブロック図である。ここで、ビームエクスパンダ５０２は、最近接する衛星との衛星間通信のために用いられ、ビームエクスパンダ５０４は、次に最近接する衛星、下流、との衛星間通信のために用いられる。同様に、ビームエクスパンダ５０６は、最近接する衛星との衛星間通信のために用いられ、ビームエクスパンダ５０８は、次に最近接する衛星、上流、との衛星間通信のために用いられる。いくつかの実施形態において、ビームエクスパンダ５０２、５０４、５０６、５０８は、各々、ＦＳＭの多位置実装による３０ｃｍのＩＳＬビームエクスパンダである。いくつかの実施形態において、最近接接続（５０２、５０６）のために用いられるＩＳＬビームエクスパンダは、そのサイズ（すなわち１５ｃｍ）の半分である。その上、４個のビームエクスパンダ５１０が、冗長性目的のために２個以上のオプションの付加的ビームエクスパンダ５１２との地上通信のために用いられる。図示するように、各ビームエクスパンダは、電力増幅器及び前置増幅器に関連づけられる。
【００４８】
マルチプレクサ、主増幅器、デマルチプレクサ、及び光学的クロスバースイッチ５１４の機能は、図４に関して記載されたものと同様である。増幅器の各々は、信号ノイズを低減する１個以上の光フィルタを含んでもよい。いくつかの実施形態において、オンボード光ハードウェアはペイロード構造及び熱サブシステム５１６と、ペイロード電子機器５１８と、ペイロードソフトウェア５２０とを含む。これらは、構造用支持材を提供するペイロード構造と、温度制御を提供する熱サブシステムによる、ペイロード機能である。ペイロード電子機器は、ネットワーク切り替えコマンドを受理して、光学的クロスバースイッチの構成を制御し、ペイロードソフトウェアは、コマンド文字列を解釈し、それらを適切な切り換え命令に翻訳する。図示するように、光増幅は、複数の高利得前置増幅器、１個以上の主増幅器、及び複数の電力増幅器に分散される。いくつかの実施形態において、パルスのいくつかの再成形がペイロードハードウェアに加えられてもよいが、信号がその地上の送信先に達するまで、エラー検出／訂正（ＥＤＡＣ：Error Detection and Correction）及びドップラー補正が延期される。
【００４９】
図６は、本発明のいくつかの実施形態による、オンボード光学ハードウェアシステム６００のための好ましいブロック図である。これらのさらに単純化された実施形態において、チャネルバンドルから個別のチャネルを分離するマルチプレクサ又はデマルチプレクサは、存在しない。従って、処理（増幅及び切り換え）は、各々の個別チャネルではなく、各チャネルバンドル上で実行される。ビームエクスパンダ、前置増幅器、及び電力増幅器は、図５において表現され且つ図５に関して記載されたものと同様である。これらの実施形態において、衛星を通じて中継される各接続に対して個別の主増幅器がある。従って、主増幅器は、増幅器ごとに低所要電力及び低減された熱負荷により設計されることができる。光学的クロスバースイッチは、図５に示されるＮ×Ｎバージョンと同様であってもよい。
【００５０】
宇宙での全光中継の実施は、ペイロードのサイズ、重量、及び電力を低減する。宇宙での光スイッチは、複雑性を切り替える様々なレベルにより、充分に透過的であるか、充分にフレキシブルである世界的なネットワーク接続性を可能にする。複数の衛星間リンク望遠鏡の使用は、ネットワーク冗長性を付加する一方で、これらの望遠鏡に対して仰角調整機構を追加することは、新規の衛星が常に追加されることを可能にし、故障した衛星がネットワークから取り除かれることを可能にする。複数のアップ／ダウンリンク望遠鏡の使用は、各衛星がその移動担当地域内の複数の地上サイトをサポートすることを可能にする一方で、各望遠鏡の視界範囲内での二重の見通し線制御ループの使用は、雲の衝突を低減するためにローカルエリアのサイトダイバーシティーを追加する。すなわち、各アップ／ダウンリンク望遠鏡は、同時に２つのローカルエリアのサイトを追跡し、より明瞭な見通し線を有するどちら側でも用いられることができる。
【００５１】
さらに、本発明のオンボード光ハードウェアは、光学的な曲り管がいかなる規格からも独立しており、そのために、いかなる規格の変更も地上ハードウェアの変更により適合されるので、入力のビットストリームの透過的な中継を提供し、ホスト衛星の作動寿命にわたって規格の進化及び改訂に適応する。
【００５２】
以上に記載された本発明の図示された実施形態及び他の実施形態に対して、その広い進歩性から逸脱せずに、様々な改良が行われてもよいことは、当業者によって認識されるだろう。そのため、本発明が開示された特定の実施形態又は設備に限定されず、むしろ、添付の特許請求の範囲によって定義されるような本発明の範囲及び精神の範囲内のあらゆる変更、改造、又は改善を網羅するように意図される、ということは理解されるだろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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