(57)【要約】      （修正有）【課題】シリアル光通信を行って光路を形成する中継ノードのコンストレーションを含んだ自由空間光通信ネットワークを提供する。【解決手段】自由空間光通信ネットワーク１００は、シリアル光通信を行って光路１４０を形成する中継ノード１２０のコンステレーション１１０を含む。中継ノード１２０は、複数の波長依存性光ベントパイプチャネルを、光路１４０に対して波長多重化するように構成されている。中継ノードのそれぞれは、次近接中継ノードへのクロスリンクなしに、次近接中継ノードと通信する。中継ノードは、シリアルに接続されて、リング構造を形成する。各ベントパイプチャネルで伝送されたデータは、再増幅されるが、変調または復調はなされない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリアル光通信を行って光路を形成する中継ノードのコンステレーション（１１０）を含み、前記中継ノードは、複数の波長依存性光ベントパイプチャネルを、前記光路に対して波長多重化するように構成されている、自由空間光通信ネットワーク。
【請求項２】
前記中継ノードのそれぞれは、次近接中継ノードへのクロスリンクなしに、前記次近接中継ノードと通信する、請求項１に記載のネットワーク。
【請求項３】
前記中継ノードは、シリアルに接続されて、リング構造を形成している、請求項１〜２のいずれか１つに記載のネットワーク。
【請求項４】
各ベントパイプチャネルで伝送されたデータは、再増幅されるが、変調又は復調はなされない、請求項１〜３のいずれか１つに記載のネットワーク。
【請求項５】
前記中継ノードは、チャネル波長に従って、前記ベントパイプチャネルを抜出、挿入、及びパスするように事前設定されており、これによって、前記ネットワーク内の前記ベントパイプチャネルのソース及びデスティネーションは固定されている、請求項１〜４のいずれか１つに記載のネットワーク。
【請求項６】
各中継ノードは、波長分離された複数のユーザーと通信する、請求項１〜５のいずれか１つに記載のネットワーク。
【請求項７】
前記光路内の前記ベントパイプチャネルは、一定の数である、請求項１〜６のいずれか１つに記載のネットワーク。
【請求項８】
前記中継ノードは、前記光路に前記ベントパイプチャネルを挿入し、前記光路から前記ベントパイプチャネルを抜出すための、光挿入・抜出多重化装置を含む、請求項１〜７のいずれか１つに記載のネットワーク。
【請求項９】
前記光路は、双方向性であり、前記ベントパイプチャネルのうちのいくつかは、第１の方向にデータを搬送し、前記ベントパイプチャネルのうちの他のものは、反対の第２の方向にデータを搬送する、請求項１〜８のいずれか１つに記載のネットワーク。
【請求項１０】
自由空間光通信中継ネットワークにおける中継ノードのための方法であって、
近接中継ノード間に光路を形成することを含み、前記光路は、波長多重化された複数の波長依存性光ベントパイプチャネルを含み、前記ベントパイプチャネルのうちの第１のサブセットのベントパイプチャネルは、波長に従って前記光路から抜出されてダウンリンクされ、前記ベントパイプチャネルのうち異なる波長を有する第２のサブセットは、アップリンクによって受信されて前記光路に挿入される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、多重化ベントパイプチャネルを有する自由空間光通信ネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
ベントパイプアーキテクチャ（bent pipe architecture）を有する自由空間光（free space optical：FSO）通信ネットワークにおいては、光空間リンクを介して、中継ノード間でデータが伝送される。各中継ノードにおいて、データは、再増幅されるが、変調又は復調は行われない。
【０００３】
従来、ネットワークは、第１の中継ノード、近接（near neighbor）中継ノード、及び、次近接（next near neighbor）中継ノードを含む場合がある。第１の中継ノードから近接中継ノードへの第１ベントパイプチャネルは、第１クロスリンクによって確立され、第１ノードから次近接中継ノードへの第２ベントパイプチャネルは、第２クロスリンクによって確立されている。
【発明の概要】
【０００４】
本明細書における一実施形態によれば、自由空間光通信ネットワークは、シリアル光通信を行って光路を形成する中継ノードのコンステレーション（constellation）を含む。中継ノードは、複数の波長依存性光ベントパイプチャネルを、光路に対して波長多重化するように構成されている。
【０００５】
本明細書に記載の別の実施形態によれば、自由空間光通信中継ネットワーク用のノードは、第１及び第２の光アパーチャと、第１及び第２のアパーチャ間に光路を形成するための光回路とを含む。光回路は、特定の波長を有するアップリンクされたベントパイプチャネルを光路に追加するとともに、特定の波長を有するベントパイプチャネルを光路から抜出するための光挿入・抜出多重化装置を含む。
【０００６】
本明細書に記載の別の実施形態によれば、自由空間光通信中継ネットワークにおける中継ノードのための方法は、近接中継ノード間に光路を形成することを含む。光路は、波長多重化された複数の波長依存性光ベントパイプチャネルを含む。ベントパイプチャネルのうちの第１のサブセットのベントパイプチャネルは、波長に従って光路から抜出されてダウンリンクされる。ベントパイプチャネルのうち異なる波長を有する第２のサブセットは、アップリンクによって受信されて光路に挿入される。
【０００７】
これらの特徴及び機能は、様々な実施形態において個別に達成することができ、また、他の実施形態に組み合わせることもできる。実施形態のさらなる詳細は、以下の説明及び図面を参照することによって、明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】シリアル光通信を行う中継ノードのコンステレーションを含む、自由空間光通信ネットワークを示す図である。
【図２】自由空間光通信ネットワークにおけるベントパイプチャネルの光挿入・抜出多重化を示す図である。
【図３】自由空間光通信ネットワークにおけるデータのルート変更を示す図である。
【図４Ａ】図１のネットワークよりも中継ノードあたりのユーザーの数が多い自由空間光通信ネットワークの半分を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示す自由空間光通信ネットワークの残り半分を示す図である。
【図５】自由空間光通信ネットワークのための中継ノードを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１を参照すると、同図は、自由空間光通信ネットワーク１００を示している。ネットワーク１００は、中継ノード１２０のコンステレーション（constellation）１１０を含む。中継ノード１２０は、好ましくは衛星を含むが、これに限定されない。例えば、中継ノード１２０は、高高度の航空機、気球、衛星、又はこれらの任意の組み合わせを含みうる。
【００１０】
衛星などの中継ノード１２０は、特定の軌道に限定されない。例えば、衛星は、低軌道（lower earth orbit：LEO）のものでありうる。ただし、高高度は、通常、コンタクト時間は長くなるが、コンフィギュレーション（configuration）が少なくなる。静止地球軌道（geosynchronous earth orbit：GEO）の衛星は、通常、コンタクト時間が最も長いが、再コンフィギュレーションは最も少なくなくて済む。
【００１１】
コンステレーション１１０内の中継ノード１２０は、特定の数に限定されないが、以下に述べる利点を実現するためには、３つ以上とするべきである。
【００１２】
各中継ノード１２０は、１つ又は複数のユーザー１３０と通信する。ユーザーとは、コンステレーション１１０に対してアップリンク及び／又はダウンリンクを行う任意のエンティティー（entity）のことをいう。ユーザーの例としては、地上局、空中プラットフォーム、海上プラットフォーム、および宇宙設置プラットフォーム（例えば、コンステレーション１１０の外部の衛星）があるが、これらに限定されない。
【００１３】
各中継ノード１２０に対して、そのユーザー１３０は、互いに異なる波長でアップリンクを行い、且つ、互いに異なる波長でダウンリンクを行う。波長は、互いに分離されたものである。ネットワーク１００は、国際電気通信連合（ＩＴＵ）グリッドからの波長を使用してもよい。
【００１４】
異なるユーザー１３０同士は、地理的に互いに異なる位置に存在していてもよいし、複数のユーザー１３０が、地理的にほぼ同じ位置に存在していてもよい。波長を分けることによって、ユーザー１３０同士を地理的にほぼ同じ位置に配置することが可能になる。
【００１５】
図１は、一中継ノード１２０あたりに４つのユーザー１３０を示しているが、ユーザー１３０の数は４つに限定されない。一中継ノード１２０あたりのユーザー１３０の実際の数は、入手可能なスペクトル及び波長間隔に依存する。
【００１６】
コンステレーション１１０内の中継ノード１２０同士は、シリアル光通信を行って光路１４０を形成している。光路１４０は、中継ノード１２０間の光リンクを含む。２つの中継ノード１２０間の光リンクは、レーザー通信（lasercom）によって確立することができる。
【００１７】
コンステレーション１１０内の各中継ノード１２０は、少なくとも１つの近接中継ノード、及び、少なくとも１つの次近接中継ノードを有する。各中継ノード１２０は、近接中継ノードにはクロスリンクされているが、次近接中継ノードにはクロスリンクされていない。
【００１８】
図１は、シリアル光通信によってリング構造を形成している中継ノード１２０を示している。当該リング構造において、各中継ノード１２０は、２つの近接中継ノード及び２つの次近接中継ノードを有しているが、２つの近接中継ノードだけにクロスリンクされている。
【００１９】
ただし、ネットワーク１００は、リング構造に限定されない。例えば、中継ノード１２０は、シリアル光通信によって、ライン状のネットワークを形成してもよい。ライン状のネットワークにおいては、中継ノード１２０のすべてが、２つの近接中継ノード及び２つの次近接中継ノードを有するわけではない。例えば、両端のノードのそれぞれは、１つの近接中継ノードと、１つの次近接中継ノードのみを有する。さらに、ライン状のネットワークの両端のノード同士は、クロスリンクされていない。
【００２０】
中継ノード１２０は、光路１４０に対して、複数の光ベントパイプチャネルを波長多重化するように構成されている。各ベントパイプチャネルにおいて、データは再増幅されるが、変調又は復調は行われない。
【００２１】
ベントパイプチャネルは、波長依存性である。データは、特定の波長で中継ノード１２０にアップリンクされ、光路１４０に沿う光送信は、当該波長に依存する。ベントパイプチャネルは、その波長に応じて、中継ノード１２０によって、挿入、抜出、又は、パスされる。各中継ノード１２０は、光挿入・抜出多重化装置（optical add-drop multiplexer：OADM）を用いて、光路１４０にベントパイプチャネルを挿入し、光路１４０からベントパイプチャネルを抜出し、光路１４０に沿ってベントパイプチャネルをパスする。ＯＡＤＭは、ベントパイプチャネルの波長に従って、ベントパイプチャネルを挿入、抜出、又は、パスするように構成されている。
【００２２】
ＯＡＤＭは、受動装置である。これに代えて、能動装置を用いてもよい。
【００２３】
光路１４０内の多重化ベントパイプチャネルの数は、一定とすることができる。例えば、中継ノード１２０が光路１４０から一のベントパイプチャネルを抜出する場合、当該ノードは、一のベントパイプチャネルの光路１４０への挿入も行う。
【００２４】
いくつかの構成において、中継ノード１２０は、ある数のベントパイプチャネルを挿入しつつも、これと同数のベントパイプチャネルを抜出しない場合もあり得る。ただし、光路１４０内のベントパイプチャネルの数を増やすと、全体として、末端におけるより高い信号電力及び／又より大きなアパーチャサイズが必要となる。
【００２５】
光路１４０は、例えば双方向性であり、従って、ベントパイプチャネルのうちのいくつかは、１つの方向にデータを搬送し、他のベントパイプチャネルは、これと反対の方向にデータを搬送する。レーザー通信に関し、これら両方向に移動する光信号を、照準、捕捉および追跡のために使用することができる。
【００２６】
アップリンクの波長が、ベントパイプチャネルの波長を決定しうる。例えば、各中継ノード１２０は、特定の波長のアップリンクを受信し、当該特定の波長のベントパイプチャネルを挿入するように構成されている。
【００２７】
光路１４０に特定のベントパイプチャネルを挿入する中継ノード１２０、及び、このベントパイプチャネルを抜出する中継ノード１２０は、事前に設定されている。１つの中継ノード１２０は、特定の波長におけるアップリンクによって、データを受信するように構成されている。この特定の波長において、光路１４０にベントパイプチャネルが挿入され、データが、当該ベントパイプチャネルを介して、事前に設定された数のホップ（pre-configured number of hops）を進んで、別の中継ノード１２０に送信され、この別の中継ノード１２０は、ダウンリンクによって当該データを送信するように構成されている。
【００２８】
図１の例を考える。この例において、中継ノード１２０は、コンステレーション１１０内に８つの衛星ＳＡＴ１〜ＳＡＴ８を含み、ユーザー１３０は、一の衛星あたり４つの地上局（ＧＳ）を含む。光路１４０は、８つの光リンクを含み、光路１４０は双方向性であり、光路１４０内の波長の数は、６で一定している。奇数番の波長（λ１、λ３、λ５）は、一の方向（点線で示す）に進み、偶数番の波長（λ２、λ４、λ６）は、これと反対方向（破線で示す）に進む。これらの波長は、波長プランに従って、予め割り当てることができる。
【００２９】
各衛星ＳＡＴ１〜ＳＡＴ８は、２つの近接衛星及び２つの次近接衛星を有する。例えば、衛星ＳＡＴ２及びＳＡＴ８は、衛星ＳＡＴ１の近接衛星であり、衛星ＳＡＴ３及びＳＡＴ７は、衛星ＳＡＴ１の次近接衛星である。
【００３０】
波長λ３におけるアップリンクによって、衛星ＳＡＴ１にデータを送信する場合の地上局ＧＳ２を考える。衛星ＳＡＴ１は、光路１４０にデータを加えるように構成されたＯＡＤＭを含んでおり、従って、波長λ３を有するベントパイプチャネルを挿入する。データは、時計回りに衛星ＳＡＴ２に送信され、当該衛星のＯＡＤＭは、データをパスするように構成されている。データは、さらに時計回りに衛星ＳＡＴ３に送信され、当該衛星は、波長λ３を有するベントパイプチャネルを抜出するように構成されたＯＡＤＭを含んでいる。抜出されたベントパイプチャネルからのデータは、波長λ３でダウンリンクするように構成された地上局（ＧＳ１５）に中継される。
【００３１】
地上局ＧＳ１、ＧＳ２、ＧＳ３及びＧＳ４は、衛星ＳＡＴ１に対してアップリンクするように構成されている。地上局ＧＳ１が行うことができるデータ送信は、衛星ＳＡＴ１、ＳＡＴ８、及びＳＡＴ７を介する、地上局ＧＳ３７への波長λ４でのデータ送信のみである。地上局ＧＳ２が行うことができるデータ送信は、衛星ＳＡＴ１、ＳＡＴ２、及びＳＡＴ３を介する、地上局ＧＳ１５への波長λ３でのデータ送信のみである。地上局ＧＳ３が行うことができるデータ送信は、衛星ＳＡＴ１及びＳＡＴ８を介する、地上局ＧＳ４４への、波長λ２でのデータ送信のみである。地上局ＧＳ４が行うことができるデータ送信は、衛星ＳＡＴ１及びＳＡＴ２を介する、地上局ＧＳ１０への波長λ１でのデータ送信のみである。
【００３２】
地上局ＧＳ３及びＧＳ４でスタートしたベントパイプチャネルは、近接の衛星ＳＡＴ８及びＳＡＴ２までに、それぞれ１つのホップを進む。地上局ＧＳ１及びＧＳ２でスタートしたベントパイプチャネルは、次近接の衛星ＳＡＴ７及びＳＡＴ３までに、それぞれ２つのホップを進む。
【００３３】
ネットワーク１００によれば、各衛星ＳＡＴ１〜ＳＡＴ８は、次近接衛星とのクロスリンクを確立しなくとも、単一の光路１４０に沿って、それぞれの近接衛星及び次近接衛星にデータを伝送することができる。１つの衛星からその近接衛星へのリンク距離は、当該衛星からその次近接衛星へのリンク距離より小さく、且つ、近接衛星は、次近接衛星に進行する信号を増幅する中継器（レピーター）として機能するため、光アパーチャサイズを、次近接衛星に直接クロスリンクするために必要なものよりも小さくすることができ、これによって、ペイロードサイズ、重量、及び、電力が低減される。例えば、衛星ＳＡＴ２にクロスリンクするためのＳＡＴ１のサイズ、重量、及び電力は、衛星ＳＡＴ３にクロスリンクするために必要なものよりも低減される。
【００３４】
図１のネットワーク１００における他のベントパイプチャネルは、同じ原理に従って、挿入及び抜出される。次に、地上局ＧＳ２２を考える。当該地上局は、波長λ６におけるアップリンクによって、衛星ＳＡＴ４にデータを送信する。衛星ＳＡＴ４は、波長λ６を有するベントパイプチャネルを光路１４０に挿入するように構成されたＯＡＤＭを含む。ベントパイプチャネルは、反時計回りに衛星ＳＡＴ３に進行し、当該衛星のＯＡＤＭは、ベントパイプチャネルを衛星ＳＡＴ２にパスするように構成されている。衛星ＳＡＴ２のＯＡＤＭは、波長λ６を有するベントパイプチャネルを抜出し、抜出されたベントパイプチャネルを、波長λ６でのダウンリンク用に構成された地上局（ＧＳ７）に送信するように構成されている。
【００３５】
表１は、図１のネットワーク１００のベントパイプチャネルを要約したものである。表１の各行は、１つのベントパイプチャネルを表している。ソース（source）及びデスティネーション（destination）とは、ベントパイプチャネルが開始及び終了する地上局のことである。
【表１】
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【００３６】
図１のネットワーク構成は、固定されている。各ベントパイプは、常に同じソース及びデスティネーションを有する。
【００３７】
この例においては、６個の波長が用いられている。光路１４０は、１つの方向に多重化された３つのベントパイプチャネル（奇数番波長）、及び、これと反対方向に多重化された別の３つのベントパイプチャネル（偶数番波長）を常に有する。
【００３８】
この例において、ベントパイプチャネルは、１つ又は２つのホップを進む。ただし、ネットワーク１００の別の構成において、いくつかのベントパイプチャネルが３つ以上のホップを進むように光回路を構成してもよい。
【００３９】
次に、図２を参照すると、同図は、光路に対するベントパイプチャネルの光挿入・抜出多重化の様子を示している。中継ノード１２０は、第１光リンク２１０を介して、ウェスト（Ｗｅｓｔ）（図示せず）側の近接中継ノードと通信し、第２光リンク２２０を介して、イースト（Ｅａｓｔ）側（図示せず）の近接中継ノードと通信する。第１中継ノード１２０は、第１ＯＡＤＭ２３０を含み、第１ＯＡＤＭは、第１光リンク２１０を介して、波長λ１、λ３及びλ５を有するベントパイプチャネルを受容する。第１ＯＡＤＭ２３０は、波長λ１を有するベントパイプチャネルを抜出し、波長λ１を有するベントパイプチャネルを挿入するように構成されている。第１ＯＡＤＭ２３０は、波長λ１、λ３及びλ５を有するベントパイプチャネルを、第２光リンク２２０に送出する。このようにして、データがウェストからイーストに流れる。
【００４０】
第１中継ノード１２０は、第２ＯＡＤＭ２４０を含み、当該ＯＡＤＭは、第２光リンク２２０を介して、波長λ２、λ４及びλ６を有するベントパイプチャネルを受容する。第２ＯＡＤＭ２４０は、波長λ４を有するベントパイプチャネルを抜出し、波長λ４を有するベントパイプチャネルを挿入するように構成されている。第２ＯＡＤＭ２４０は、波長λ２、λ４及びλ６を有するベントパイプチャネルを、第１光リンク２１０に送出する。このようにして、データがイーストからウェストに流れる。
【００４１】
再び図１を参照する。図１のネットワークにおいて、各ソースは、ベントパイプチャネルを介して、デスティネーションにデータを送信する。ただし、ネットワーク１００の別の構成において、バックアップのベントパイプチャネルを用いることもできる。バックアップのベントパイプチャネルを用いて、地上局の停止の際に、データのルート変更を行うことができる。
【００４２】
次に、図３を参照すると、同図は、バックアップのベントパイプチャネルを有するネットワーク１００における、データのルート変更を示している。地上局ＧＳ２を考える。当該地上局は、波長λ３において衛星ＳＡＴ１にデータをアップリンクする。（当該データは、衛星ＳＡＴ２及びＳＡＴ３を介して地上局ＧＳ１５に届くものである。）地上局ＧＳ２が停止した場合、地上局ＧＳ２におけるデータは、複製され、地上の手段３１０を介して、地上局ＧＳ４に伝送される。すると、地上局ＧＳ４は、伝送されたデータを、波長λ７において衛星ＳＡＴ１にアップリンクする。衛星ＳＡＴ２は、当該データを衛星ＳＡＴ３に伝送するように構成されており、衛星ＳＡＴ３は、波長λ７を有するベントパイプチャネルを抜出し、抜出されたベントパイプチャネルを地上局ＧＳ１５に送信するように構成されている。地上局ＧＳ１５との、このバックアップベントパイプチャネルが一旦確立されると、地上局ＧＳ２とＧＳ１５の間のベントパイプチャネルは終了させることができる。
【００４３】
次に、地上局ＧＳ１を考える。当該地上局は、波長λ５を有するベントパイプチャネルを介して、地上局ＧＳ１０にデータを送信している。地上局ＧＳ１０が停止しそうな場合、地上局ＧＳ１におけるデータは、複製され、波長λ９において、衛星ＳＡＴ１に追加的にアップリンクされる。衛星ＳＡＴ１及びＳＡＴ２は、地上局ＧＳ８とのバックアップベントパイプチャネルを形成するように構成されている。地上局ＧＳ１０が停止すると、データは、地上の手段３２０を介して、地上局ＧＳ８から地上局ＧＳ１０に伝送される。
【００４４】
一中継ノード１２０あたりのユーザーの数は、４つに限定されない。図４Ａ及び４Ｂは、各中継ノード１２０に６つのユーザーが割り当てられた例を示しており、これによって、図４Ａ及び４Ｂのネットワークは、図１のネットワークよりも、処理能力が高くなっている。
【００４５】
図４Ａ及び４Ｂを参照すると、同図は、衛星ＳＡＴ１〜ＳＡＴ８のそれぞれに６つのユーザーを割り当てるよう構成されたネットワーク１００を示している。図４Ａ及び４Ｂのネットワーク１００は、合計で１０個の波長を用いる。偶数番の波長（λ２、λ４、λ６、λ８、及びλ１０）は、光路１４０に沿って第１の方向に送信され、奇数番の波長（λ１、λ３、λ５、λ７、及びλ９）は、光路１４０に沿って、反対の第２の方向に送信される。
【００４６】
図５を参照すると、同図は、衛星などの中継ノード１２０の光学的ペイロード５００を示す。ペイロード５００は、第１及び第２のジンバル光アパーチャ５１０及び５１２（例えば、ジンバル支持された望遠鏡及び光学部品）を含む。各光アパーチャ５１０及び５１２は、近接衛星との光リンクを維持する。
【００４７】
第１及び第２の光アパーチャ５１０、５１２の間の光回路は、互いに反対である第１及び第２方向にベントパイプチャネルを送出する。第１の方向において、第１光アパーチャ５１０によって受信された光リンクは、第１低雑音増幅器（ＬＮＡ）５２０によって増幅され、第１ＯＡＤＭ５３０に送信される。第１ＯＡＤＭ５３０からの出力は、多重化されたベントパイプチャネルを含んでおり、これが、高出力増幅器（ＨＰＡ）５４２によって増幅され、第２の光アパーチャ５１２によって送信される。第２の方向において、第２の光アパーチャ５１２によって受信された光リンクは、第２ＬＮＡ５２２によって増幅され、第２ＯＡＤＭ５３２に送信される。第２ＯＡＤＭ５３２の出力は、第２ＨＰＡ５４０によって増幅され、第１の光アパーチャ５１０によって送信される。単一波長増幅器よりも広いスペクトル用に構成されたものであることを除けば、標準的なＬＮＡ５２０、５２２及びＨＰＡ５４０、５４２を用いることができる。スペクトルは、光学フィルターの帯域幅を広げるか、ＩＴＵグリッドチャネル間隔に一致する櫛形フィルターを用意することによって、広げることができる。
【００４８】
ペイロード５００は、第１ＯＡＤＭ５３０に信号をアップリンクするとともに第１ＯＡＤＭ５３０によって抜出された信号をダウンリンクするための第３の光アパーチャ５１４、及び、第２ＯＡＤＭ５３２に信号をアップリンクするとともに第２ＯＡＤＭ５３２によって抜出された信号をダウンリンクするための第４の光アパーチャ５１６をさらに含む。第３の光アパーチャ５１４にアップリンクされた各ベントパイプチャネルは、第３ＬＮＡ５２４によって増幅され、第１ＯＡＤＭ５３０によって抜出された各ベントパイプチャネルは、ダウンリンクされる前に第３ＨＰＡ５４４によって増幅される。同様に、第４の光アパーチャ５１６にアップリンクされた各ベントパイプチャネルは、第４ＬＮＡ５２６によって増幅され、第２ＯＡＤＭ５３２によって抜出された各ベントパイプチャネルは、ダウンリンクされる前に第４ＨＰＡ５４６によって増幅される。
【００４９】
ペイロード５００においては、光−電気変換または電気−光変換は行われない。電気−光変換が無いことによって、ペイロード５００は、ハードウェア部品点数、サイズ、重量、電力、及びコストを低減することができる。
【００５０】
ペイロード５００は、近接中継ノード及び次近接中継ノードにクロスリンクされた従来のペイロードよりも、光学端末が少ない。従来のペイロードが、近接中継ノード及び次近接中継ノードへのクロスリンクのための４つの光アパーチャを含むのに対して、ペイロード５００は、２つの光アパーチャ５１０及び５１２、及び、次近接中継ノードへのクロスリンクのための関連する光回路を有するだけである。次近接中継ノードへのクロスリンクのための光アパーチャは、近接中継ノードへのクロスリンクのための光アパーチャ５１０、５１２よりも、一般的に大きい。この結果、ペイロード５００は、従来のペイロードに比べて、小さく、軽量で、安価である。
【００５１】
本開示は、以下の付記による実施形態を含む。
【００５２】
付記１．シリアル光通信を行って光路を形成する中継ノードのコンステレーションを含み、前記中継ノードは、複数の波長依存性光ベントパイプチャネルを、前記光路に対して波長多重化するように構成されている、自由空間光通信ネットワーク。
【００５３】
付記２．前記中継ノードのそれぞれは、次近接中継ノードへのクロスリンクなしに、前記次近接中継ノードと通信する、付記１に記載のネットワーク。
【００５４】
付記３．前記中継ノードは、シリアルに接続されて、リング構造を形成している、付記１に記載のネットワーク。
【００５５】
付記４．各ベントパイプチャネルで伝送されたデータは、再増幅されるが、変調又は復調はなされない、付記１に記載のネットワーク。
【００５６】
付記５．前記中継ノードは、チャネル波長に従って、前記ベントパイプチャネルを抜出、挿入、及びパスするように事前設定されており、これによって、前記ネットワーク内の前記ベントパイプチャネルのソース及びデスティネーションは固定されている、付記１に記載のネットワーク。
【００５７】
付記６．前記ベントパイプチャネルのうちの少なくともいくつかは、抜出される前に少なくとも２つのホップを進む、付記５に記載のネットワーク。
【００５８】
付記７．各中継ノードは、波長分離された複数のユーザーと通信する、付記１に記載のネットワーク。
【００５９】
付記８．各中継ノードは、特定の波長のアップリンクを受信するとともに、当該特定の波長のベントパイプチャネルを挿入するように構成されている、付記７に記載のネットワーク。
【００６０】
付記９．前記中継ノードのうちの少なくともいくつかは、バックアップの波長依存性ベントパイプチャネルを介してユーザーにデータを送信するように構成されている、付記７に記載のネットワーク。
【００６１】
付記１０．前記光路内の前記ベントパイプチャネルは、一定の数である、付記１に記載のネットワーク。
【００６２】
付記１１．前記中継ノードは、前記光路に前記ベントパイプチャネルを挿入し、前記光路から前記ベントパイプチャネルを抜出するための、光挿入・抜出多重化装置を含む、付記１に記載のネットワーク。
【００６３】
付記１２．前記光路は、双方向性であり、前記ベントパイプチャネルのうちのいくつかは、第１の方向にデータを搬送し、前記ベントパイプチャネルのうちの他のものは、反対の第２の方向にデータを搬送する、付記１に記載のネットワーク。
【００６４】
付記１３．前記中継ノードは、衛星を含み、各衛星は、前記光路に沿って前記第１の方向にデータを送信するための第１の光挿入・抜出多重化装置（ＯＡＤＭ）、及び、前記光路に沿って前記第２の方向にデータを送信するための第２のＯＡＤＭを含む、付記１２に記載のネットワーク。
【００６５】
付記１４．各衛星は、近接衛星との光リンクを確立するために、それぞれ前記第１及び第２のＯＡＤＭと光通信を行う第１及び第２の光アパーチャ、及び、地上局通信を確立するために、それぞれ前記第１及び第２のＯＡＤＭと光通信を行う第３及び第４の光アパーチャをさらに含む、付記１３に記載のネットワーク。
【００６６】
付記１５．自由空間光通信中継ネットワーク用のノードであって、第１及び第２の光アパーチャと、前記第１及び第２のアパーチャ間に光路を形成するための光回路とを含み、前記光回路は、特定の波長を有するアップリンクされたベントパイプチャネルを前記光路に追加するとともに、特定の波長を有するベントパイプチャネルを前記光路から抜出するための光挿入・抜出多重化装置を含む、ノード。
【００６７】
付記１６．前記光路は、双方向性である、付記１５に記載のノード。
【００６８】
付記１７．前記光挿入・抜出多重化装置（ＯＡＤＭ）は、前記光路に沿って第１の方向にデータを送信するための第１のＯＡＤＭであり、前記光回路は、前記光路に沿って、反対の第２の方向にデータを送信するための第２のＯＡＤＭをさらに含む、付記１５に記載のノード。
【００６９】
付記１８．前記光回路は、前記第１のＯＡＤＭに信号をアップリンクするとともに前記第１のＯＡＤＭによって抜出された信号をダウンリンクするための第３の光アパーチャと、前記第２のＯＡＤＭに信号をアップリンクするとともに前記第２のＯＡＤＭによって抜出された信号をダウンリンクするための第４の光アパーチャとをさらに含む、付記１７に記載のノード。
【００７０】
付記１９．前記ノードは衛星である、付記１５に記載のノード。
【００７１】
付記２０．自由空間光通信中継ネットワークにおける中継ノードのための方法であって、
近接中継ノード間に光路を形成することを含み、前記光路は、波長多重化された複数の波長依存性光ベントパイプチャネルを含み、前記ベントパイプチャネルのうちの第１のサブセットのベントパイプチャネルは、波長に従って前記光路から抜出されてダウンリンクされ、前記ベントパイプチャネルのうち異なる波長を有する第２のサブセットは、アップリンクによって受信されて前記光路に挿入される、方法。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【外国語明細書】
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