СИСТЕМА И СПОСОБ ХРАНЕНИЯ ДАННЫХ В ДВИЖЕНИИ
SYSTEM AND METHOD OF STORING DATA IN MOTION

Перекрестная ссылка на родственную заявку
[0001] Данная заявка испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США № 62/311814, поданной 22 марта 2016 года, и заявки на патент на изобретение США № 15/465356, поданной 21 марта 2017 года, содержимое каждой из которых полностью содержится в данном документе по ссылке.
Область техники, к которой относится изобретение
[0002] Настоящее раскрытие относится к области техники хранения информации и, в частности, к системе, в которой информация может сохраняться в качестве электромагнитного излучения в движении, например, в качестве лазеров или других оптических пучков, переносящих данные и передаваемых или отражаемых между конструкциями или внутри конструкций, резонаторов и/или с помощью/с использованием различных передающих сред, включающих в себя вакуум, кристаллы, нелинейные среды, свободное пространство, оптические волноводы или оптоволокна.
Уровень техники
[0003] В системе электромагнитной связи, максимальное расстояние передачи сигнала, такого как пучок света, обусловливается посредством потерь, испытываемых посредством сигнала в свободном пространстве либо в оптоволокне или другом волноводе, рассеяния сигнала, переносящего данные, вследствие различных дисперсивных и нелинейных эффектов, и добавления шума из источников, включающих в себя, но не только, возмущения системы, события случайного рассеяния и спонтанное испускание света. Как результат, при передаче сигнала на большие расстояния, сигнал типично должен повторно формироваться на различных интервалах по расстоянию. Полное повторное формирование сигналов данных типично считается 3R-процессом, который включает в себя повторную временную синхронизацию, восстановление исходной формы и повторное усиление (или усиление) данных.
[0004] Известен обмен данными с помощью лазера в космосе. Например, спутник Artemis Европейского космического агентства предоставил оптическую линию передачи данных с CNES-спутником для наблюдения Земли, SPOT 4. Дальность связи в космосе для оптической связи является надежной на несколько тысяч километров. Лазерная или оптическая связь на расстояния с порядками величины, большими означенных, также может быть достижимой. Проект на основе системы лазерной связи для оптической передачи научных данных (OPALS) НАСА также успешно продемонстрировал высокие скорости передачи данных с использованием оптической связи между земными станциями и международной космической станцией. Другой пример, в январе 2013, НАСА передало лазерные сигналы, представляющие изображение Моны Лизы, в лунный разведывательный орбитальный зонд на расстоянии примерно 390000 километров.
[0005] Традиционные центры обработки и хранения данных имеют множество недостатков, включающих в себя то, что они могут быть дорогими в техобслуживании, могут требовать различных типов сред и подвержены взломам и доступу физически или удаленно без авторизации, так что данные могут копироваться, уничтожаться или иным образом изменяться без доступа на основе авторизации, либо атаковаться. Помимо этого, отключения электроэнергии, стихийные бедствия и катаклизмы, такие как пожар, наводнение, землетрясения и война, могут оказывать влияние на традиционные наземные центры обработки и хранения данных. Также данные, которые стерты из одного из этих центров обработки и хранения данных, могут восстанавливаться пользователем с нужными экспертными знаниями. Эти центры обработки и хранения данных также имеют недостаток в виде существенных накладных расходов, таких как арендная плата, расходы на охлаждение, затраты на электричество и физическая безопасность. Традиционно, модули хранения данных могут компоноваться из нескольких стоек, причем каждая стойка (хранения данных) состоит из нескольких жестких дисков внутри (которые могут быть основаны на различных технологиях) и компьютеров, таких как маршрутизаторы, коммутаторы, брандмауэры и другие устройства. Эта компоновка имеет множество ограничений и сложностей, в том числе, но не только, высокие операционные расходы, как отмечено выше, а также необходимость достаточно крупных физических местоположений, высокое потребление электрической мощности, существенный объем техобслуживания, как и повышенные потребности в охлаждении.
[0006] Ориентация и указание электромагнитного пучка в лазерном контексте могут выполняться с использованием карданова подвеса или оптической фазовой матрицы, а также других известных подходов, используемых для того, чтобы указывать со сверхвысокой угловой точностью. Каждое передающее устройство сигналов может подвергаться селективному управлению пучком для оптической связи с целями, такими как отражающие поверхности. Опорная инерциальная система может использоваться совместно с регулируемыми настройками углов возвышения, чтобы отслеживать соседние спутники в созвездии. Зеркала системы управления пучком могут использоваться для того, чтобы компенсировать дрожание фазы хост-спутника и небольшие различия орбиты. Дополнительные примеры предоставляются в дискуссии в национальной академии наук "Laser Radar: Progress and Opportunities in Active Electro-Optical Sensing", 2014 год, под председательством доктора Paul McManamon, прилагаемой и полностью содержащейся в данном документе по ссылке. В данном документе полностью содержится по ссылке следующее: US 5602838, автор Kartalopoulos, US 6002916, автор Lynch, US 6043918, авторы Bozzay и др., US 7103280, авторы Ionov и др., US 8913894, авторы Coleman и др., US 2010/0269143, автор Rabowsky, US 2010/0279604, автор Wood, US 4856862, авторы Passmore и др., US 4815804, авторы Desurview и др., US 4653042, авторы d'Auria и др., US 5862286, авторы Imanishi и др., Pidishety "Investigation of scalability of all-fiber fused mode selective coupler for generating multiple OAM states", in Proceedings of International Conference on Fiber Optics and Photonics, 2016 год, US 4136929, авторы Suzaki, McDonald и др., "Spatial Solitary-Wave Optical Memory", Journal of the Optical Society of America B (Optical Physics), издание 7, № 7, стр. 1328-1335, 1990 год, авторы Leo и др., "Temporal cavity solitons in one-dimensional Kerr media as bits in the all-optical buffer", Nature Photonics, издание 4, стр. 471-476, 2010 год, US 7199343, автор Modley, US 5740117, авторы Bona и др., Boyd и др. "Applications of Slow Light in Telecommunications", Optics and Photonics News, издание 17, № 4, стр. 18-23, 2006 год, GB 1998/000821, авторы Poustie и др., US 4479701, авторы Newton и др., US 4877952, авторы Halemane и др., US 4469397, авторы Shaw и др., US 2007/0081785, автор Hays, US 4738503, авторы Desurvire и др., US 6917739, автор Chen, US 6172926, автор Drayer, US 5533154, автор Smith, US 5566261, авторы Hall и др., US 6647163, автор Song, US 5058060, автор Su, US 2003/0007230, авторы Kanko и др., US 2002/0196488, автор Myers, US 4166212, автор J. Judenstein, US 4473270, автор Shaw, US 8582972, авторы Small и др., US 2009/0202191, автор Ramachandran, US 7177510, автор Ramachandran, US 7110651, авторы Golwich и др., US 4974931, автор Poole, и US 7103239, авторы Kish, Jr. и др.
Сущность изобретения
[0007] Описываются система и способ хранения данных. В одном варианте осуществления, система согласно аспекту раскрытия сущности включает в себя систему управления данными, сконфигурированную с возможностью управлять цифровыми данными в системе хранения данных; наземное передающее устройство, сконфигурированное с возможностью передавать радиочастотный сигнал, переносящий цифровые данные, в спутник связи; спутник связи, сконфигурированный с возможностью преобразовывать радиочастотный сигнал в сигнал и передавать сигнал в первый лазерный спутник; первый лазерный спутник, содержащий формирователь лазерных сигналов, сконфигурированный с возможностью формировать лазерный сигнал, переносящий цифровые данные, и формирователь лазерных сигналов, сконфигурированный с возможностью передавать цифровые данные во второй лазерный спутник; второй лазерный спутник, сконфигурированный с возможностью возвращать в первый лазерный спутник цифровые данные, передаваемые из первого спутника; и причем первый лазерный спутник сконфигурирован с возможностью возвращать во второй лазерный спутник цифровые данные, передаваемые из второго лазерного спутника, так что цифровые данные могут передаваться в рециркуляционном контуре хранения данных в движении, при этом, по меньшей мере, один из первого лазерного спутника и второго лазерного спутника может быть сконфигурирован с возможностью извлекать блок данных для цифровых данных, идентифицированных посредством системы управления данными. Рециркуляционный контур, согласно аспекту раскрытия сущности, может включать в себя сигнальный контур, в котором сигнал поддерживается до тех пор, пока система не будет отключена или дизассемблирована, или до тех пор, пока сигнал не будет стерт.
[0008] В этой системе, система управления данными может идентифицировать блок данных в качестве реакции на принимаемый запрос на блок данных, причем блок данных меньше всех цифровых данных.
[0009] Согласно другому аспекту раскрытия сущности, раскрыта система хранения данных, которая включает в себя рециркуляционный контур, сконфигурированный с возможностью сохранять данные в движении и содержащий первое судно (транспортное средство) и второе судно, позиционированное удаленно от первого судна; причем первое судно содержит, по меньшей мере, одно, выбранное из группы, состоящей из формирователя сигналов и передающего устройства сигналов, сконфигурированного с возможностью передавать данные во второе судно; причем второе судно сконфигурировано с возможностью возвращать в первое судно данные, передаваемые из первого судна; и причем первое судно сконфигурировано с возможностью возвращать во второе судно данные, передаваемые из второго судна. Сигнал может возвращаться посредством отражения его всего или части, либо он может возвращаться посредством повторного формирования сигнала и его передачи.
[0010] Система управления данными такой системы хранения данных может быть сконфигурирована с возможностью управлять данными в системе хранения данных, при этом, по меньшей мере, одно из первого судна и второго судна может быть сконфигурировано с возможностью извлекать блок данных для данных, идентифицированных посредством системы управления данными, в качестве реакции на запрос на извлечение данных на блок данных, принимаемый из-за пределов системы хранения данных, причем блок данных меньше чем данные целиком.
[0011] В этой системе, для каждого полного обхода сигнала через рециркуляционный контур, сигнал может поддерживаться в движении.
[0012] В этой системе, по меньшей мере, одно из первого судна и второго судна может представлять собой спутник.
[0013] В этой системе, по меньшей мере, одно из первого судна и второго судна может представлять собой спутник на геосинхронной орбите вокруг земли. В этой системе, по меньшей мере, одно из первого судна и второго судна может представлять собой корабль, воздушный летательный аппарат, такой как самолет, воздушный шар с горячим воздухом или беспилотный аппарат, подводную лодку либо стационарную морскую конструкцию, например, буровую нефтепромысловую установку.
[0014] В этой системе, рециркуляционный контур может сравнивать третье судно, и второе судно может быть сконфигурировано с возможностью возвращать данные в первое судно через третье судно посредством передачи данных в третье судно.
[0015] В этой системе, рециркуляционный контур может быть сконфигурирован с возможностью обеспечивать рециркуляцию данных между судами, повторяющуюся в жесткой последовательности.
[0016] В этой системе, по меньшей мере, одно из первого и судна может содержать отражающую поверхность, позиционированную и сконфигурированную с возможностью возвращать сигнал.
[0017] В этой системе, второе судно может содержать уголковый отражатель, позиционированный и сконфигурированный с возможностью возвращать сигнал. Линия передачи сигналов наземной станции в такую рециркуляционную линию связи может использовать электромагнитные сигналы, к примеру, RF- или оптические сигналы или сигналы других типов.
[0018] В этой системе, по меньшей мере, одно из формирователя сигналов и передающего устройства сигналов может формировать сигнал электромагнитного излучения, переносящий данные и передаваемый во второе судно.
[0019] В этой системе, по меньшей мере, одно из формирователя сигналов и передающего устройства сигналов может формировать оптический пучковый сигнал, например, лазерный сигнал, переносящий данные и передаваемый во второе судно.
[0020] В этой системе, по меньшей мере, одно из формирователя сигналов и передающего устройства сигналов может быть сконфигурировано с возможностью формировать мультиплексированный электромагнитный сигнал, содержащий первый набор мультиплексированных сигналов, причем каждый сигнал из первого набора мультиплексированных электромагнитных сигналов содержит второй набор мультиплексированных электромагнитных сигналов, сформированных с использованием схемы мультиплексирования, отличающийся от первого набора мультиплексированных сигналов.
[0021] В этой системе, первое судно содержит модуль отслеживания системных активов, который может быть сконфигурирован с возможностью поддерживать информацию позиции относительно второго судна.
[0022] В этой системе, система дополнительно может содержать модуль контроля ошибок, сконфигурированный с возможностью выполнять контроль циклическим избыточным кодом, чтобы обеспечивать целостность данных.
[0023] Эта система также может включать в себя контроллер, сконфигурированный с возможностью принимать, в первое время, первый запрос из-за пределов системы хранения данных на то, чтобы выполнять первую операцию, причем первая операция содержит одно из операции считывания, операции записи и операции удаления для первого блока данных для данных, и принимать, во второе время после первого времени, второй запрос из-за пределов системы хранения данных на то, чтобы выполнять вторую операцию, причем вторая операция содержит одно из операции считывания, операции записи и операции удаления для второго блока данных для данных, при этом система выполняет первую операцию после выполнения второй операции.
[0024] В этой системе, когда первая операция представляет собой операцию считывания, вторая операция может представлять собой операцию считывания; когда первая операция представляет собой операцию записи, вторая операция может представлять собой операцию записи, и когда первая операция представляет собой операцию удаления, вторая операция может представлять собой операцию удаления.
[0025] В этой системе, по меньшей мере, одно из формирователя сигналов и передающего устройства сигналов может быть сконфигурировано с возможностью формировать мультиплексированный с кодовым разделением каналов сигнал в качестве сигнала, причем мультиплексированный с кодовым разделением каналов сигнал содержит первый набор мультиплексированных сигналов таким образом, что первый мультиплексированный сигнал из первого набора переносит данные, отличные от второго мультиплексированного сигнала из первого набора.
[0026] В этой системе, по меньшей мере, одно из формирователя сигналов и передающего устройства сигналов может быть сконфигурировано с возможностью формировать мультиплексированный с разделением каналов по орбитальному угловому моменту сигнал в качестве сигнала, причем мультиплексированный с разделением каналов по орбитальному угловому моменту сигнал содержит первый набор мультиплексированных сигналов таким образом, что первый мультиплексированный сигнал из первого набора переносит данные, отличные от второго мультиплексированного сигнала из первого набора.
[0027] В этой системе, по меньшей мере, одно из формирователя сигналов и передающего устройства сигналов может быть сконфигурировано с возможностью формировать мультиплексированный с пространственным разделением каналов сигнал в качестве сигнала, причем мультиплексированный с пространственным разделением каналов сигнал содержит, причем мультиплексированный с пространственным разделением каналов сигнал содержит первый набор мультиплексированных сигналов таким образом, что первый мультиплексированный сигнал из первого набора переносит данные, отличные от второго мультиплексированного сигнала из первого набора.
[0028] В этой системе, по меньшей мере, одно из формирователя сигналов и передающего устройства сигналов может быть сконфигурировано с возможностью формировать мультиплексированный с поляризационным разделением каналов сигнал в качестве сигнала, причем мультиплексированный с поляризационным разделением каналов сигнал содержит первый набор мультиплексированных сигналов таким образом, что первый мультиплексированный сигнал из первого набора переносит данные, отличные от второго мультиплексированного сигнала из первого набора.
[0029] В этой системе, по меньшей мере, одно из формирователя сигналов и передающего устройства сигналов может быть сконфигурировано с возможностью формировать мультиплексированный с частотным разделением каналов сигнал в качестве сигнала, причем мультиплексированный с частотным разделением каналов сигнал содержит первый набор мультиплексированных сигналов таким образом, что первый мультиплексированный сигнал из первого набора переносит данные, отличные от второго мультиплексированного сигнала из первого набора.
[0030] Эта система также может включать в себя систему управления данными, сконфигурированную с возможностью ассоциировать блок данных, переносимый посредством части сигнала, по меньшей мере, с одним из физического свойства и местоположения части сигнала; и контроллер, сконфигурированный с возможностью формировать управляющий сигнал, управляющий операцией для блока данных, управляющий сигнал может формироваться на основе синхросигнала со ссылкой, по меньшей мере, на одно из физического свойства и местоположения части сигнала.
[0031] Эта система также может включать в себя систему управления данными, сконфигурированную с возможностью управлять данными в системе хранения данных и сконфигурированную с возможностью принимать запрос из-за пределов системы хранения данных, по меньшей мере, на одно из удаления, записи и обновления блока данных в данных, при этом рециркуляционный контур содержит модуль стирания, сконфигурированный с возможностью стирать, на основе информации, принимаемой из системы управления данными, первую часть сигнала, причем первая часть переносит блок данных, причем блок данных меньше чем данные целиком.
[0032] Согласно другому аспекту раскрытия сущности, раскрыта система хранения данных, включающая в себя рециркуляционный контур, сконфигурированный с возможностью поддерживать лазерный сигнал, переносящий цифровые данные в движении, и включающий в себя оптический волновод, оптический волноводный ответвитель и повторный формирователь; формирователь сигналов, сконфигурированный с возможностью формировать лазерный сигнал, переносящий цифровые данные, и передавать лазерный сигнал во входной/выходной оптический волновод; причем оптический волноводный ответвитель ответвляет лазерный сигнал между входным/выходным оптическим волноводом и оптическим волноводом; и причем повторный формирователь соединен с оптическим волноводом и сконфигурирован с возможностью усиливать и/или повторно формировать лазерный сигнал через оптический волновод.
[0033] Эта система также может включать в себя систему управления данными, сконфигурированную с возможностью управлять цифровыми данными в системе хранения данных, при этом рециркуляционный контур может содержать модуль стирания, сконфигурированный с возможностью стирать, согласно временной синхронизации на основе информации, предоставляемой посредством системы управления данными, часть лазерного сигнала, переносящего блок данных для цифровых данных, причем часть лазерного сигнала меньше всего лазерного сигнала.
[0034] В этой системе, формирователь сигналов может быть сконфигурирован с возможностью формировать мультиплексированный сигнал в качестве лазерного сигнала, причем мультиплексированный сигнал содержит первый набор мультиплексированных лазерных сигналов таким образом, что первый мультиплексированный лазерный сигнал из первого набора переносит данные, отличные от второго мультиплексированного лазерного сигнала из первого набора, причем каждый лазерный сигнал из первого набора мультиплексированных сигналов содержит второй набор мультиплексированных лазерных сигналов, сформированных с использованием схемы мультиплексирования, отличающейся от схемы мультиплексирования, используемой для того, чтобы формировать первый набор мультиплексированных сигналов.
[0035] В этой системе, каждый лазерный сигнал из второго набора мультиплексированных лазерных сигналов может содержать третий набор мультиплексированных лазерных сигналов, сформированных с использованием схемы мультиплексирования, отличающейся от схемы мультиплексирования, используемой для того, чтобы формировать первый набор мультиплексированных сигналов, и от схемы мультиплексирования, используемой для того, чтобы формировать второй набор мультиплексированных сигналов.
[0036] Согласно дополнительному аспекту раскрытия сущности, раскрыта система хранения данных, которая включает в себя рециркуляционный контур, сконфигурированный с возможностью поддерживать сигнал, переносящий данные в движении, и включающий в себя волновод и волноводный ответвитель; причем волноводный ответвитель сконфигурирован с возможностью ответвлять сигнал, переносящий данные, в волновод; и модуль преобразования и согласования сигналов, сконфигурированный с возможностью преобразовывать и согласовывать сигнал, передаваемый через волновод, посредством, по меньшей мере, одного из усиления и повторного формирования сигнала.
[0037] В этой системе, волновод может содержать оптоволокно.
[0038] Эта система может включать в себя формирователь сигналов, сконфигурированный с возможностью передавать сигнал в волноводный ответвитель, при этом сигнал, сформированный посредством формирователя сигналов, может представлять собой электромагнитный сигнал.
[0039] Эта система может включать в себя формирователь сигналов, сконфигурированный с возможностью передавать сигнал в волноводный ответвитель, при этом сигнал, сформированный посредством формирователя сигналов, может представлять собой лазерный сигнал.
[0040] В этой системе, рециркуляционный контур дополнительно может содержать модуль преобразования и согласования сигналов, и волновод может содержать первый сегмент, позиционированный с возможностью передавать сигнал между волноводным ответвителем и модулем преобразования и согласования сигналов, и второй сегмент, соединенный с модулем преобразования и согласования сигналов, причем первый сегмент не имеет прямого физического соединения со вторым сегментом.
[0041] В этой системе, рециркуляционный контур может содержать модуль преобразования и согласования сигналов, и модуль преобразования и согласования сигналов может содержать усилитель сигналов, сконфигурированный с возможностью усиливать, по меньшей мере, часть сигнала каждый раз, когда сигнал проходит через модуль преобразования и согласования сигналов.
[0042] Эта система может включать в себя систему управления данными, сконфигурированную с возможностью управлять данными в системе хранения данных и сконфигурированную с возможностью принимать запрос из-за пределов системы хранения данных, по меньшей мере, на одно из удаления, записи и обновления блока данных в данных, при этом рециркуляционный контур может содержать модуль стирания, сконфигурированный с возможностью стирать, на основе информации, принимаемой из системы управления данными, первую часть сигнала, причем первая часть переносит блок данных, причем блок данных меньше чем данные целиком.
[0043] В этой системе, система управления данными может быть сконфигурирована с возможностью формировать информацию временной синхронизации согласно запросу и информации, принимаемой посредством модуля стирания из системы управления данными, является информацией временной синхронизации.
[0044] Эта система может включать в себя формирователь сигналов, сконфигурированный с возможностью передавать сигнал в волноводный ответвитель, при этом сигнал, переносящий данные, сформированные посредством формирователя сигналов, может представлять собой сигнал, мультиплексированный посредством мультиплексора с разделением каналов по направлению распространения, сконфигурированного с возможностью передавать первую часть сигнала через рециркуляционный контур в первом направлении и передавать вторую часть сигнала через рециркуляционный контур во втором направлении, отличающемся от первого направления.
[0045] Эта система может включать в себя повторный формирователь сигналов, при этом модуль преобразования и согласования сигналов может представлять собой усилитель сигналов, сконфигурированный с возможностью усиливать, по меньшей мере, часть сигнала, при этом повторный формирователь сигналов может быть сконфигурирован с возможностью повторно формировать, в первое время, только первую часть сигнала, причем первая часть сигнала меньше всего сигнала, и повторно формировать, во второе время после первого времени, только вторую часть сигнала, причем вторая часть сигнала меньше всего сигнала.
[0046] В этой системе, система может повторно формировать сигнал асинхронно таким образом, что вторая часть представляет собой самую последнюю повторно сформированную часть сигнала.
[0047] В этой системе, система может повторно формировать только первую часть сигнала в третье время и может повторно формировать только вторую часть сигнала в четвертое время, причем интервал между первым и третьим временем превышает интервал между вторым и четвертым временем.
[0048] В этой системе, система может повторно формировать только первую часть сигнала с перемежением с повторным формированием только второй части сигнала.
[0049] Эта система также может включать в себя контроллер, сконфигурированный с возможностью принимать, в первое время, первый запрос из-за пределов системы хранения данных на то, чтобы выполнять первую операцию, причем первая операция содержит одно из операции считывания, операции записи и операции удаления для первого блока данных для данных, и принимать, во второе время после первого времени, второй запрос из-за пределов системы хранения данных на то, чтобы выполнять вторую операцию, причем вторая операция содержит одно из операции считывания, операции записи и операции удаления для второго блока данных для данных, при этом система выполняет первую операцию после выполнения второй операции.
[0050] В этой системе, когда первая операция представляет собой операцию считывания, вторая операция может представлять собой операцию считывания; когда первая операция представляет собой операцию записи, вторая операция может представлять собой операцию записи, и когда первая операция представляет собой операцию удаления, вторая операция может представлять собой операцию удаления.
[0051] Эта система также может включать в себя модуль определения целостности данных, сконфигурированный с возможностью определять целостность данных только первой части, когда повторный формирователь сигналов повторно формирует первую часть, и определять целостность данных только второй части, когда повторный формирователь сигналов повторно формирует вторую часть.
[0052] В этой системе, система дополнительно может содержать модуль контроля ошибок циклическим избыточным кодом, сконфигурированный с возможностью выполнять контроль циклическим избыточным кодом, чтобы обеспечивать целостность данных.
[0053] В этой системе, рециркуляционный контур дополнительно может содержать фильтр сигналов, сконфигурированный с возможностью накладывать потерю сигнала на сигнал в зависимости, нелинейным способом, от интенсивности сигнала для сигнала.
[0054] В этой системе, рециркуляционный контур дополнительно может содержать фильтр сигналов, сконфигурированный с возможностью отфильтровывать часть сигнала с интенсивностью сигнала ниже первого значения.
[0055] В этой системе, рециркуляционный контур дополнительно может содержать фильтр сигналов, сконфигурированный с возможностью предоставлять потерю сигнала в первую часть сигнала, причем первая часть сигнала имеет интенсивность сигнала, большую второй части сигнала, при этом предоставленная потеря сигнала может представлять собой математическую функцию от изменяющейся во времени интенсивности первой части сигнала.
[0056] В этой системе, рециркуляционный контур дополнительно может содержать фильтр сигналов, сконфигурированный с возможностью предоставлять потерю сигнала в первую часть сигнала и во вторую часть сигнала, причем первая часть имеет интенсивность сигнала, большую второй части, при этом потеря сигнала, предоставленная в первую часть, может превышать коэффициент усиления при полном обходе, и потеря сигнала, предоставленная во вторую часть, может быть меньше коэффициента усиления при полном обходе.
[0057] В этой системе, рециркуляционный контур дополнительно может содержать фильтр сигналов, содержащий материал с первым показателем преломления, фильтр сигналов может быть сконфигурирован с возможностью предоставлять потерю сигнала в первую часть сигнала с интенсивностью сигнала ниже первого значения и изменять показатель преломления материала таким образом, чтобы предоставлять потерю сигнала во вторую часть сигнала со второй интенсивностью выше первого значения.
[0058] В этой системе, волноводный ответвитель может содержать первый ответвитель и второй ответвитель, причем первый ответвитель сконфигурирован с возможностью ответвлять только первую часть сигнала, и причем второй ответвитель сконфигурирован с возможностью ответвлять только вторую часть сигнала, отличную от первой части, при этом первая и вторая части мультиплексируются в сигнале в качестве части первой схемы мультиплексирования.
[0059] В этой системе, первый ответвитель может содержать третий ответвитель и четвертый ответвитель, причем третий ответвитель сконфигурирован с возможностью ответвлять только третью часть сигнала, отличную от второй части, и причем четвертый ответвитель сконфигурирован с возможностью ответвлять только четвертую часть сигнала, отличную от второй части и отличную от третьей части, при этом первая часть может содержать третью и четвертую части, и третья и четвертая части мультиплексируются в сигнале в качестве части второй схемы мультиплексирования, отличающейся от первой схемы мультиплексирования.
[0060] В этой системе, волноводный ответвитель может содержать входной ответвитель сигналов, сконфигурированный с возможностью передавать сигнал в волновод, и выходной ответвитель сигналов, сконфигурированный с возможностью удалять сигнал из волновода, при этом входной ответвитель сигналов может позиционироваться в рециркуляционном контуре удаленно от выходного ответвителя сигналов.
[0061] В этой системе, волновод может представлять собой наноструктурированное оптоволокно.
[0062] Эта система также может включать в себя формирователь сигналов, сконфигурированный с возможностью передавать сигнал в волноводный ответвитель, при этом формирователь сигналов может быть сконфигурирован с возможностью формировать мультиплексированный электромагнитный сигнал в качестве сигнала, причем мультиплексированный электромагнитный сигнал содержит первый набор мультиплексированных электромагнитных сигналов таким образом, что первый мультиплексированный сигнал из первого набора переносит данные, отличные от второго мультиплексированного сигнала из первого набора, при этом каждый сигнал из первого набора мультиплексированных электромагнитных сигналов может содержать второй набор мультиплексированных электромагнитных сигналов, сформированных с использованием схемы мультиплексирования, отличающейся от схемы мультиплексирования, используемой для того, чтобы формировать первый набор мультиплексированных электромагнитных сигналов.
[0063] В этой системе, каждый лазерный сигнал из второго набора мультиплексированных электромагнитных сигналов может содержать третий набор мультиплексированных электромагнитных сигналов, сформированных с использованием схемы мультиплексирования, отличающейся от схемы мультиплексирования, используемой для того, чтобы формировать первый набор мультиплексированных электромагнитных сигналов, и от схемы мультиплексирования, используемой для того, чтобы формировать второй набор мультиплексированных электромагнитных сигналов.
[0064] Эта система также может включать в себя формирователь сигналов, сконфигурированный с возможностью передавать сигнал в волноводный ответвитель, при этом формирователь сигналов может быть сконфигурирован с возможностью формировать мультиплексированный с кодовым разделением каналов сигнал в качестве сигнала, причем мультиплексированный с кодовым разделением каналов сигнал содержит первый набор мультиплексированных сигналов таким образом, что первый мультиплексированный сигнал из первого набора переносит данные, отличные от второго мультиплексированного сигнала из первого набора.
[0065] Эта система также может включать в себя формирователь сигналов, сконфигурированный с возможностью передавать сигнал в волноводный ответвитель, при этом формирователь сигналов может быть сконфигурирован с возможностью формировать мультиплексированный с разделением каналов по орбитальному угловому моменту сигнал в качестве сигнала, причем мультиплексированный с разделением каналов по орбитальному угловому моменту сигнал содержит первый набор мультиплексированных сигналов таким образом, что первый мультиплексированный сигнал из первого набора переносит данные, отличные от второго мультиплексированного сигнала из первого набора.
[0066] Эта система также может включать в себя формирователь сигналов, сконфигурированный с возможностью передавать сигнал в волноводный ответвитель, при этом формирователь сигналов может быть сконфигурирован с возможностью формировать мультиплексированный с пространственным разделением каналов сигнал в качестве сигнала, причем мультиплексированный с пространственным разделением каналов сигнал содержит первый набор мультиплексированных сигналов таким образом, что первый мультиплексированный сигнал из первого набора переносит данные, отличные от второго мультиплексированного сигнала из первого набора.
[0067] Эта система также может включать в себя формирователь сигналов, сконфигурированный с возможностью передавать сигнал в волноводный ответвитель, при этом формирователь сигналов может быть сконфигурирован с возможностью формировать мультиплексированный с поляризационным разделением каналов сигнал в качестве сигнала, причем мультиплексированный с поляризационным разделением каналов сигнал содержит первый набор мультиплексированных сигналов таким образом, что первый мультиплексированный сигнал из первого набора переносит данные, отличные от второго мультиплексированного сигнала из первого набора.
[0068] Эта система также может включать в себя формирователь сигналов, сконфигурированный с возможностью передавать сигнал в волноводный ответвитель, при этом формирователь сигналов может быть сконфигурирован с возможностью формировать мультиплексированный с частотным разделением каналов сигнал в качестве сигнала, причем мультиплексированный с частотным разделением каналов сигнал содержит первый набор мультиплексированных сигналов таким образом, что первый мультиплексированный сигнал из первого набора переносит данные, отличные от второго мультиплексированного сигнала из первого набора.
[0069] Эта система также может включать в себя систему управления данными, сконфигурированную с возможностью ассоциировать блок данных, переносимый посредством части сигнала, по меньшей мере, с одним из физического свойства и местоположения части сигнала; и контроллер, сконфигурированный с возможностью формировать управляющий сигнал, управляющий операцией для блока данных, причем управляющий сигнал формируется на основе синхросигнала со ссылкой, по меньшей мере, на одно из физического свойства и местоположения части сигнала.
[0070] Эта система также может включать в себя систему управления данными, сконфигурированную с возможностью управлять данными в системе хранения данных и сконфигурированную с возможностью принимать запрос из-за пределов системы хранения данных, по меньшей мере, на одно из удаления, записи и обновления блока данных в данных, при этом рециркуляционный контур может содержать модуль стирания, сконфигурированный с возможностью стирать, на основе информации, принимаемой из системы управления данными, первую часть сигнала, причем первая часть переносит блок данных, причем блок данных меньше чем данные целиком.
[0071] В этой системе, модуль преобразования и согласования сигналов может быть сконфигурирован с возможностью предоставлять первый коэффициент усиления сигнала в первую часть сигнала, при этом первый коэффициент усиления сигнала может предоставляться согласно информации относительно интенсивности сигнала, полученной для предыдущего полного обхода сигнала через рециркуляционный контур.
[0072] В этой системе, модуль преобразования и согласования сигналов может быть сконфигурирован с возможностью предоставлять фильтрацию сигнала посредством предоставления усиления сигнала в первую часть сигнала, при этом усиление сигнала может предоставляться в первую часть, когда первая часть удовлетворяет условию согласования по фазе.
[0073] В этой системе, модуль преобразования и согласования сигналов может быть сконфигурирован с возможностью предоставлять пучок накачки и пучок холостой волны, причем пучок накачки и пучок холостой волны сконфигурированы с возможностью предоставлять фильтрацию.
[0074] Эта система также может включать в себя оптический резонатор, содержащий рециркуляционный контур, сконфигурированный с возможностью поддерживать оптический сигнал, переносящий данные в движении, причем рециркуляционный контур включает в себя ответвитель сигналов, первый модуль возврата сигналов и модуль преобразования и согласования сигналов, сконфигурированный с возможностью преобразовывать и согласовывать сигнал посредством, по меньшей мере, одного из усиления и повторного формирования сигнала; причем ответвитель сигналов сконфигурирован с возможностью ответвлять, по меньшей мере, часть сигнала в оптический резонатор посредством передачи сигнала в первый модуль возврата сигналов; причем первый модуль возврата сигналов позиционируется и сконфигурирован с возможностью возвращать сигнал в ответвитель сигналов; и причем ответвитель сигналов сконфигурирован с возможностью возвращать сигнал, принимаемый из первого модуля возврата сигналов, в первый модуль возврата сигналов.
[0075] В этой системе, ответвитель сигналов может содержать входной ответвитель сигналов, сконфигурированный с возможностью передавать сигнал в оптический резонатор, и выходной ответвитель сигналов, сконфигурированный с возможностью удалять сигнал из оптического резонатора, при этом входной ответвитель сигналов может позиционироваться в оптическом резонаторе удаленно от выходного ответвителя сигналов.
[0076] В этой системе, контур содержит второй модуль возврата сигналов, и первый модуль возврата сигналов может быть сконфигурирован с возможностью возвращать сигнал в ответвитель сигналов посредством передачи сигнала во второй модуль возврата сигналов.
[0077] В этой системе, оптический резонатор может содержать непрерывную отражающую поверхность, содержащую первый модуль возврата сигналов и второй модуль возврата сигналов.
[0078] В этой системе, первый модуль возврата сигналов может возвращать сигнал посредством отражения сигнала от отражающей поверхности.
[0079] Согласно аспекту раскрытия сущности, также предусмотрен способ фильтрации оптического сигнала, причем способ включает в себя усиление оптического сигнала посредством предоставления коэффициента усиления сигнала; и наложение потери сигнала на оптический сигнал в зависимости, нелинейным способом, от интенсивности сигнала для оптического сигнала, при этом наложение потери сигнала включает в себя предоставление потери сигнала в первую часть оптического сигнала, причем первая часть оптического сигнала имеет интенсивность сигнала, большую второй части оптического сигнала, причем потеря сигнала, предоставленная в первую часть, превышает коэффициент усиления сигнала; и предоставление во вторую часть потери сигнала, меньшей коэффициента усиления сигнала.
[0080] В этом способе, предоставленная потеря сигнала может представлять собой математическую функцию от изменяющейся во времени интенсивности первой части сигнала.
[0081] В этом способе, фильтр сигналов может содержать материал с первым показателем преломления, причем фильтр сигналов сконфигурирован с возможностью предоставлять потерю сигнала в третью часть сигнала с интенсивностью сигнала ниже первого значения, и способ может содержать изменение показателя преломления материала таким образом, чтобы предоставлять потерю сигнала в первую часть сигнала со второй интенсивностью выше первого значения.
[0082] Также описан способ хранения данных с использованием рециркуляционного контура, сконфигурированного с возможностью поддерживать сигнал, переносящий данные в движении, и включающего в себя модуль введения сигналов и модуль возврата сигналов. Этот способ может включать в себя введение, посредством модуля введения сигналов, сигнала, переносящего данные, в рециркуляционный контур; возврат, посредством модуля возврата сигналов, сигнала в модуль введения сигналов; и возврат, посредством модуля введения сигналов, сигнала, принимаемого из модуля возврата сигналов, в модуль возврата сигналов.
[0083] В этом способе, модуль возврата сигналов может представлять собой волновод, и модуль введения сигналов может представлять собой волноводный ответвитель, сконфигурированный с возможностью ответвлять сигнал между формирователем сигналов и волноводом.
[0084] В этом способе, модуль возврата сигналов может содержать отражающую поверхность.
[0085] В этом способе, модуль введения сигналов может позиционироваться на судне.
[0086] Этот способ также может включать в себя рециркуляцию первой части сигнала через рециркуляционный контур в первом направлении; и рециркуляцию второй части сигнала через рециркуляционный контур во втором направлении, отличающемся от первого направления, причем первая часть отличается от первой части.
[0087] В этом способе, формирователь сигналов может быть сконфигурирован с возможностью формировать мультиплексированный электромагнитный сигнал в качестве сигнала, причем мультиплексированный электромагнитный сигнал содержит первый набор мультиплексированных электромагнитных сигналов таким образом, что первый мультиплексированный сигнал из первого набора переносит данные, отличные от второго мультиплексированного сигнала из первого набора, при этом каждый сигнал из первого набора мультиплексированных электромагнитных сигналов может содержать второй набор мультиплексированных электромагнитных сигналов, сформированных с использованием схемы мультиплексирования, отличающейся от схемы мультиплексирования, используемой для того, чтобы формировать первый набор мультиплексированных электромагнитных сигналов.
[0088] В этом способе, каждый сигнал из второго набора мультиплексированных электромагнитных сигналов может содержать третий набор мультиплексированных электромагнитных сигналов, сформированных с использованием схемы мультиплексирования, отличающейся от схемы мультиплексирования, используемой для того, чтобы формировать первый набор мультиплексированных электромагнитных сигналов, и от схемы мультиплексирования, используемой для того, чтобы формировать второй набор мультиплексированных электромагнитных сигналов.
[0089] В этом способе, формирователь сигналов может быть сконфигурирован с возможностью формировать мультиплексированный с кодовым разделением каналов сигнал в качестве сигнала, причем мультиплексированный с кодовым разделением каналов сигнал содержит первый набор мультиплексированных сигналов таким образом, что первый мультиплексированный сигнал из первого набора переносит данные, отличные от второго мультиплексированного сигнала из первого набора.
[0090] В этом способе, формирователь сигналов может быть сконфигурирован с возможностью формировать мультиплексированный с разделением каналов по орбитальному угловому моменту сигнал в качестве сигнала, причем мультиплексированный с разделением каналов по орбитальному угловому моменту сигнал содержит первый набор мультиплексированных сигналов таким образом, что первый мультиплексированный сигнал из первого набора переносит данные, отличные от второго мультиплексированного сигнала из первого набора.
[0091] В этом способе, формирователь сигналов может быть сконфигурирован с возможностью формировать мультиплексированный с пространственным разделением каналов сигнал в качестве сигнала, причем мультиплексированный с пространственным разделением каналов сигнал содержит первый набор мультиплексированных сигналов таким образом, что первый мультиплексированный сигнал из первого набора переносит данные, отличные от второго мультиплексированного сигнала из первого набора.
[0092] В этом способе, формирователь сигналов может быть сконфигурирован с возможностью формировать мультиплексированный с поляризационным разделением каналов сигнал в качестве сигнала, причем мультиплексированный с поляризационным разделением каналов сигнал содержит первый набор мультиплексированных сигналов таким образом, что первый мультиплексированный сигнал из первого набора переносит данные, отличные от второго мультиплексированного сигнала из первого набора.
[0093] В этом способе, формирователь сигналов может быть сконфигурирован с возможностью формировать мультиплексированный с частотным разделением каналов сигнал в качестве сигнала, причем мультиплексированный с частотным разделением каналов сигнал содержит первый набор мультиплексированных сигналов таким образом, что первый мультиплексированный сигнал из первого набора переносит данные, отличные от второго мультиплексированного сигнала из первого набора.
[0094] В этом способе, система управления данными может быть сконфигурирована с возможностью ассоциировать блок данных, переносимый посредством части сигнала, по меньшей мере, с одним из физического свойства и местоположения части сигнала; и способ дополнительно может включать в себя формирование управляющего сигнала, управляющего операцией для блока данных, причем управляющий сигнал формируется на основе синхросигнала со ссылкой, по меньшей мере, на одно из физического свойства и местоположения части сигнала.
[0095] В этом способе, система управления данными может быть сконфигурирована с возможностью управлять данными в системе хранения данных; и способ дополнительно может включать в себя прием запроса из-за пределов системы хранения данных, по меньшей мере, на одно из удаления, записи и обновления блока данных в данных; и стирание, посредством модуля стирания, содержащегося в рециркуляционном контуре, на основе информации, принимаемой из системы управления данными, первой части сигнала, причем первая часть переносит блок данных, причем блок данных меньше чем данные целиком.
[0096] Этот способ также может включать в себя предоставление, посредством модуля преобразования и согласования сигналов, позиционированного в рециркуляционном контуре, первого коэффициента усиления сигнала в первую часть сигнала, при этом первый коэффициент усиления сигнала может предоставляться согласно информации относительно интенсивности сигнала, полученной для предыдущего полного обхода сигнала через рециркуляционный контур.
[0097] Этот способ также может включать в себя предоставление, посредством модуля преобразования и согласования сигналов, фильтрации сигнала посредством предоставления усиления сигнала в первую часть сигнала, когда первая часть удовлетворяет условию согласования по фазе.
[0098] Другие признаки и преимущества настоящего изобретения должны становиться очевидными из нижеприведенного описания изобретения, которое ссылается на прилагаемые чертежи.
Краткое описание чертежей
[0099] Фиг. 1 иллюстрирует главные составляющие спутниковой системы хранения информации, согласно примеру настоящего раскрытия сущности.
[00100] Фиг. 2A иллюстрирует компоненты земной станции, которая обменивается данными с пользователем и со спутниковой системой хранения информации, согласно примеру настоящего раскрытия сущности.
[00101] Фиг. 2B иллюстрирует систему, за счет которой пользователь обменивается данными сначала со спутником, причем земная станция может использоваться или не использоваться для того, чтобы хранить всю или часть DMS и другие компоненты, согласно примеру настоящего раскрытия сущности.
[00102] Фиг. 3-8 иллюстрируют дополнительные примеры позиционирования спутников, согласно аспекту настоящего раскрытия сущности.
[00103] Фиг. 9 является иллюстрацией примера уголкового отражателя для приема и возврата сигнала.
[00104] Фиг. 10 и 11 иллюстрируют примеры спутника передачи электромагнитных сигналов, передающего электромагнитный сигнал в отражающую конструкцию, проиллюстрированную на фиг. 10 в качестве уголкового отражателя, и спутника, принимающего отраженный сигнал назад, согласно аспекту настоящего раскрытия сущности.
[00105] Фиг. 12 иллюстрирует пример системы связи между первым устройством обмена электромагнитными сигналами, передающим электромагнитный сигнал через волновод во второе устройство электромагнитной связи, и вторым устройством электромагнитной связи, передающим сигнал назад в первое устройство электромагнитной связи, согласно аспекту настоящего раскрытия сущности.
[00106] Фиг. 13 является иллюстрацией примера наземной или подземной конфигурации, в которой первое устройство передачи сигналов электромагнитной связи передает сигнал электромагнитной связи в поверхность отражателя, которая может представлять собой уголковый отражатель или другой тип отражателя, который затем отражается назад в устройство обмена электромагнитными сигналами, согласно аспекту настоящего раскрытия сущности.
[00107] Фиг. 14 является иллюстрацией примера воздушной реализации аспекта изобретения, в котором воздушный летательный аппарат либо другие воздушные суда или транспортные средства или конструкции имеют устройства обмена электромагнитными сигналами, которые отражают или повторно формируют и повторно передают электромагнитный сигнал между собой, согласно аспекту настоящего раскрытия сущности.
[00108] Фиг. 15 является иллюстрацией примера воздушной реализации, в которой одна или более конструкций либо воздушный летательный аппарат или воздушное транспортное средство или судно включает в себя первое устройство обмена электромагнитными сигналами, которое передает электромагнитный сигнал во второе устройство электромагнитной связи, смонтированное на/во втором воздушном летательном аппарате, проиллюстрированном в качестве иллюстрации в качестве самолета, который затем может отражаться назад в первое устройство обмена электромагнитными сигналами, либо имеет такую конструкцию, как уголковый отражатель или другой тип отражающей поверхности, которая отражает назад электромагнитный сигнал в первое устройство обмена электромагнитными сигналами, согласно аспекту настоящего раскрытия сущности.
[00109] Фиг. 16 является иллюстрацией примера другой воздушной реализации, аналогичной варианту осуществления по фиг. 14, но устройства обмена электромагнитными сигналами и/или отражательные конструкции монтируются на воздушных судах без реактивных двигателей или воздушных винтов, показанных, в качестве примера, в качестве воздушных шаров с горячим воздухом, гелиевых воздушных шаров или дирижаблей, согласно аспекту настоящего раскрытия сущности.
[00110] Фиг. 17 является иллюстрацией примера морской реализации аспектов изобретения, в котором первое устройство обмена электромагнитными сигналами монтируется на морском судне или транспортном средстве, показанном посредством иллюстративного примера в качестве подводной лодки, передающем электромагнитный сигнал во второе устройство обмена электромагнитными сигналами, которое может присоединяться или размещаться в судне, показанном посредством иллюстративного примера в качестве кораблей и подводных лодок, которое затем может отражать назад электромагнитный сигнал в первое устройство обмена электромагнитными сигналами либо может повторно формировать сигнал и повторно передавать электромагнитный сигнал в первое устройство электромагнитной связи, согласно аспекту настоящего раскрытия сущности.
[00111] Фиг. 18 является иллюстрацией общего представления системы для обмена данными между приемными устройствами A и B сигналов с использованием лазерной связи, причем приемные устройства формируют сигнальный контур с отражателем, согласно аспекту раскрытия сущности.
[00112] Фиг. 19 является иллюстрацией общего представления системы для обмена данными между приемными устройствами A и B сигналов с использованием лазерной связи, причем приемные устройства формируют сигнальный контур, согласно аспекту раскрытия сущности.
[00113] Фиг. 20 является схематичной иллюстрацией примера сигнала, перемещающегося через контур, к примеру, через волновод.
[00114] Фиг. 21 является схематичной иллюстрацией примера электронной системы управления, чтобы обеспечивать управление данными, рециркулирующими в системе контурного хранения данных в движении, с использованием волновода, согласно аспекту настоящего раскрытия сущности.
[00115] Фиг. 22 является схематичной иллюстрацией примера контура для хранения данных в движении с использованием волоконно-оптической катушки, согласно аспекту настоящего раскрытия сущности.
[00116] Фиг. 23 является схематичной иллюстрацией примера системы для модуляции сигнала, согласно аспекту настоящего раскрытия сущности.
[00117] Фиг. 24A иллюстрирует катушку оптоволокна, используемого в качестве волновода с соединенными приемо-передающими аппаратными средствами, которые могут позиционироваться в идентичном объекте, контейнере или удаленно друг от друга;
[00118] Фиг. 24B иллюстрирует катушку оптоволокна, используемого в качестве волновода с соединенными приемо-передающими аппаратными средствами, которые могут позиционироваться в идентичном объекте, контейнере или удаленно друг от друга, и дополнительно такую конфигурацию, которая может позиционироваться в объекте, идентичном объекту первой конфигурации, или может позиционироваться удаленно от первой конфигурации;
[00119] Фиг. 24C иллюстрирует катушку оптоволокна, используемого в качестве волновода с первым и вторым концами, соединенными с идентичной электронной системой для сохранения информации;
[00120] Фиг. 25 является схематичной иллюстрацией примера системы для хранения данных в движении с использованием мультиплексирования/демультиплексирования с разделением каналов по длине волны сигнала в рециркуляционном контуре, согласно аспекту настоящего раскрытия сущности.
[00121] Фиг. 26 является схематичной иллюстрацией примера преобразования и согласования с усилением сигнала, согласно аспекту настоящего раскрытия сущности.
[00122] Фиг. 27 является схематичной иллюстрацией примера системы для хранения данных в движении с использованием системы мультиплексирования с пространственным разделением каналов в оптическом волноводном контуре, согласно аспекту настоящего раскрытия сущности.
[00123] Фиг. 28 является схематичной иллюстрацией примера системы для хранения данных в движении с использованием мультиплексирования с разделением каналов по направлению распространения (DDM) для волноводного контура, согласно аспекту настоящего раскрытия сущности.
[00124] Фиг. 29 является схематичной иллюстрацией примера системы с использованием мультиплексирования с разделением каналов по длине волны и/или мультиплексирования с пространственным разделением каналов и мультиплексирования с разделением каналов по направлению в реализации в свободном пространстве рециркуляционного контура, согласно аспекту настоящего раскрытия сущности.
[00125] Фиг. 30 является схематичной иллюстрацией примера пассивного нелинейного фильтра для контура, предоставляющего стабильность при управлении коэффициентом усиления сигнала и уменьшение уровня шума, согласно аспекту настоящего раскрытия сущности.
[00126] Фиг. 31A-F иллюстрируют пример того, как нелинейный фильтр, проиллюстрированный на фиг. 31, может предоставлять стабильность коэффициента усиления и уменьшение уровня шума для сигнального рециркуляционного контура, согласно аспекту настоящего раскрытия сущности.
[00127] Фиг. 32A-C иллюстрируют примеры рециркуляционных контуров, причем каждый рециркуляционный контур формируется посредством оптического резонатора, согласно аспекту настоящего раскрытия сущности.
[00128] Чертежи иллюстрируют примеры аспектов раскрытия сущности. Другие признаки и преимущества раскрытия сущности должны становиться очевидными из нижеприведенного описания изобретения и/или из комбинации одного или более чертежей и текстового описания в данном документе, которое ссылается на прилагаемые чертежи.
Подробное описание вариантов осуществления
[00129] Раскрыты способ и система для сохранения информации или любого вида данных в качестве электромагнитного излучения или в качестве одного или более других типов сигналов в движении. Рециркуляционный контур поддерживает, например, сигнал, переносящий данные в движении. Рециркуляционный контур может формироваться из спутников или других судов, которые отражают или иным образом повторно передают данные в свободном пространстве или через волновод, к примеру, через один или более фрагментов оптоволокна. Рециркуляционный контур также может включать в себя ответвитель, который вводит сигнал в рециркуляционный контур и удаляет сигнал из него, модуль преобразования и согласования сигналов, такой как усилитель, который усиливает сигнал, рециркулирующий в контуре, и может фильтровать сигнал. Оптический резонатор также может использоваться для того, чтобы поддерживать сигнал в рециркуляционном контуре. Узлы, которые отражают или иным образом возвращают сигнал, могут повторяться в последовательном порядке, или порядок узлов может варьироваться для каждого полного обхода. Реализация в волноводе и реализация в оптическом резонаторе может предоставляться в качестве наземного или другого центра обработки и хранения данных либо в качестве автономного устройства, и сигнал может представлять собой лазер.
[00130] В одном, примере, спутниковый лазер, наземный или на/подводный лазер или оптический пучок либо любое другое электромагнитное излучение могут использоваться для того, чтобы передавать и сохранять данные. Электромагнитное излучение или электромагнитный пучок при использовании в данном документе может включать в себя любой вид электромагнитного сигнала, включающего в себя лазерный пучок или сигнал, мазерный пучок или сигнал, оптический пучок или сигнал, либо любой тип проводного или беспроводного сигнала, включающего в себя акустические волны, радиоволны, инфракрасное излучение, ультрафиолетовое излучение, передачу в полосе микроволновых частот либо любую комбинацию более чем одного из вышеприведенного. Хотя в данном документе иногда называется просто "лазерным пучком или сигналом", другие типы оптических сигналов и другие типы передач на основе электромагнитного излучения, включающие в себя радиоволны, микроволны, IR, UV и комбинации полос пропускания длин волн электромагнитного излучения, будь то направленные, имеющие определенную форму, фазированные либо ни одно из вышеприведенного, также должны быть включены. Спутник при использовании в данном документе может включать в себя спутниковые или кoорбитальные объекты, искусственные или естественные, в том числе, но не только, объекты на LEO (низкой околоземной орбите), MEO (средней околоземной орбите, которая обычно понимается как находящаяся выше LEO приблизительно на 2000 км и ниже GEO приблизительно на 35700-35800 км), на GEO (геостационарной или геосинхронной орбите) либо на более удаленных орбитах, либо на любых других орбитах или в позициях, включающих в себя, но не только, полет по орбите Луны, а также другие небесные объекты, в том числе, но не только, отражатели, зеркала, уголковые отражатели, электромагнитные (RF-, лазерные, оптические и т.д.) приемные устройства и/или передающие устройства на Луне, в лагранжевских (лагранжевых) точках, на космических станциях и/или в любых других позициях на земле, в космосе или в/на/под водой. Дополнительно термин "спутник" при использовании в данном документе может означать такие конструкции, как отражающие поверхности, включающие в себя, например, уголковые отражатели, развернутые отдельно в качестве спутников либо на, рядом или в ассоциации с более традиционными спутниковыми конструкциями. Сигнал, при использовании в данном документе, может означать пучок, такой как лазерный или оптический сигнал или последовательность сигнальных пакетов, передаваемых последовательно. Хотя в данном документе иногда называется просто "информацией" или "данными", следует понимать, что то, что передается как часть сигнала или пучка, может включать в себя любой вид данных, включающих в себя нерабочие данные, инструкции, данные заголовка и подстрочного примечания, данные шифрования, управляющие данные и другие данные. В некоторых вариантах осуществления, данные могут сохраняться в движении в качестве электромагнитного излучения в конкретном модуле "жесткого диска" или устройстве хранения данных, смонтированном в стойке данных устройстве, панельной компьютерной системе, волоконно-оптическом кабеле, свободном пространстве либо в любой другой форме или веществе, допускающем передачу электромагнитных сигналов. Согласно одному аспекту раскрытия сущности, контур может обеспечивать рециркуляцию сигнала без его демодуляции и сохранения в качестве электрических сигналов. Например, сигнал может поддерживаться в непрерывном движении даже с отражениями и/или усилениями и/или фильтрацией. Согласно другому аспекту раскрытия сущности, рециркуляционный контур может включать в себя временный буфер электронных данных, через который принудительно проходит часть или весь сигнал каждый полный обход либо проход через контур.
[00131] Как проиллюстрировано на фиг. 1, земная станция 20a передает, например, через радиочастотную передачу, команды для сохранения информации, обновления и извлечения информации из спутниковой системы хранения данных. Земная станция 20a может обмениваться данными со спутником 30a связи, как показано на фиг. 1, посредством иллюстративного примера. В другом варианте осуществления, конечный пользователь может обмениваться данными непосредственно со спутниками системы хранения данных с использованием VSAT (терминала с очень малой апертурой) либо любой другой технологии или любой другой формы электромагнитной связи. Конечный пользователь может использовать спутник или любую другую форму связи для того, чтобы обмениваться данными с земной станцией 20a, 20b или непосредственно со спутниками 30, 40. Система управления данными, которая может включать в себя или не включать в себя возможности сжатия и/или шифрования и которая может находиться в земной станции 20a, 20b или на спутниках 30, 40 и/или в любом другом местоположении или в части любого другого компонента. Связь может представлять собой RF-связь или любой тип электромагнитной связи либо любую комбинацию нескольких типов электромагнитной связи. Спутник 30a связи с земной станцией затем может ретранслировать эту информацию в группу или созвездие спутников 40a, которые реализуют передачу сигналов для сохранения информации. Тем не менее, согласно некоторым вариантам осуществления, земная станция 20a в некоторой реализации обменивается данными непосредственно с группой спутников 40a передачи электромагнитных сигналов.
[00132] Группа спутников 40a передачи электромагнитных сигналов передает между собой оптические пучки или другие электромагнитные сигналы, которые переносят данные, чтобы кодировать или сохранять данные. Хотя проиллюстрирована как группа из четырех, группа спутников 40a передачи электромагнитных сигналов может включать в себя два или более спутников либо один спутник и отражательный спутник (отражатель, позиционированный на спутнике или в другом месте) или несколько отражателей. Согласно некоторым вариантам осуществления, могут использоваться один (или множество спутников) и отражатель, позиционированный на Луне, на Земле или в любом другом местоположении, либо Луна, Земля или другое небесное тело или атмосфера, ее поверхность или другая часть может использоваться в качестве отражателя. Спутники 30, 40 могут позиционироваться на LEO, MEO, GEO, в лагранжевых точках или на других орбитах или позициях. Спутники 40 могут иметь отражающие поверхности, которые отражают сигнал назад в передающий спутник, который затем передает его назад в идентичный спутник или может передавать его в третий спутник или в четвертый спутник и т.д., создавая рециркуляционный контур данных назад в первый спутник. Кроме того, первый спутник группы спутников 40a может передавать сигнал во второй спутник группы, которая имеет одну или более антенн или других приемников, чтобы принимать сигнал, и затем повторно формирует сигнал и передает его назад в первый спутник или в другой спутник группы вместо отражения. Сигнал может рассматриваться как находящийся в непрерывном движении или в движении, даже если он может отражаться посредством отражающей поверхности, такой как уголковый отражатель, либо распространяться через волновод в качестве отражательной способности, как описано ниже. Сигнал может возвращаться посредством отражения сигнала и/или посредством некоторого другого способа оборачивания сигнала, такого как передача или повторная передача, или посредством комбинации усиления и отражения.
[00133] Спутник 40 может нацеливать пучок на уголковый отражатель, отражатель или электромагнитное приемное устройство/передающее устройство (которое может находиться на другом спутнике, на Земле или на Луне либо в любой другой позиции), которое может представлять собой простое, относительно недорогое устройство, развернутое в космосе. Таким образом, может предоставляться спутник 40, причем спутник передает данные в один или более приемных спутников или уголковых отражателей, или других отражателей. Отражатель, при использовании в данном документе, включает в себя не только устройства, которые отражают излучение в техническом физическом смысле, такие как зеркало, брэгговский отражатель или аналогичная отражающая поверхность, но также и системы или устройства, которые выполняют практически аналогичную функцию изменения на противоположное направления или управления распространением пучка, в том числе, но не только, системы из двух или более зеркал или отражающих поверхностей, системы из одной или более линз, волноводов и волокон, которые управляют распространением, и фазосопряженные зеркала, которые поглощают излучение при одновременном создании нового излучения с идентичными или почти идентичными свойствами и характеристиками, распространяющегося в обратном направлении. Уголковый отражатель может иметь отражающие поверхности, позиционированные и имеющие такие размеры, что свет, падающий на уголковый отражатель, может отражаться назад к источнику. Можно сказать, что любое такое отражающее устройство или система "отражает" рассматриваемое излучение без потери вышеприведенной общности. Например, спутник может передавать различные сигналы во множество приемных спутников или уголковых отражателей, чтобы достигать значительных возможностей (хранения) данных посредством установления нескольких контуров или ячеистой сети передачи. Спутник 40 и устройство (или другой отражатель) на другом конце, формирующем второй узел, может позиционироваться с разнесением в десятки тысяч километров. Например, может использоваться расстояние порядка 10000 км или 80000 км либо любое другое расстояние.
[00134] Спутник 40 на другом конце от передающего спутника может принимать данные и затем передавать данные назад в инициирующий спутник. Это может выполняться множеством различных способов, как должно быть известно специалистам в данной области техники. Один пример заключается в том, чтобы обнаруживать свет, преобразовывать в электричество и затем повторно передавать назад в инициирующий спутник с использованием электронной схемы и другого набора лазеров или других оптических источников. Другой подход может заключаться в том, чтобы восстанавливать оптические сигналы с использованием апертур и преобразователей пространственных мод, усиливать сигналы данных с использованием оптического усилителя, чтобы компенсировать потери при передаче, и затем преобразовывать сигналы данных назад на различные пространственные моды для повторной передачи назад в инициирующий спутник. Можно считать его оптическим повторно передающим устройством, например, с использованием станции 1R-усиления, как пояснено ниже.
[00135] Альтернативно, приемный узел, который отражает пучок от передающего спутника, может представлять собой или может использовать уголковый отражатель (или другой отражатель), позиционированный отдельно или около принимающего спутника. Таким образом, хотя иногда описывается в данном документе и иллюстрируется на чертежах в качестве спутника, который принимает пучок, приемный узел может представлять собой отражающую поверхность или другое отражательное устройство, такое как, например, уголковый отражатель. Такие отражательные устройства также могут включать в себя приемо-передающие устройства, которые передают позицию и/или ориентацию отражательного устройства в управляющий спутник, земную станцию или другой узел и принимают из него инструкции для работы, включающие в себя инструкции для того, чтобы перемещать позицию, изменять ориентацию, начинать работу и т.п.
[00136] Поперечное сечение уголкового отражателя может иметь такой размер, что свет, падающий на уголковый отражатель, отражается назад к источнику. Представление уголкового отражателя показано на фиг. 9. Свет падает на уголковый отражатель, отскакивает несколько раз, а затем возвращается к точному месту, из которого свет инициирован. Возвращаемый свет может быть дельта-функцией по углу. Ширина пучка для пучка, ограниченного посредством дифракционного предела, указывается в уравнении (4), предоставленном ниже. Ламбертовское рассеяние из плоской поверхности отражается в косинусоидальном рисунке.
[00137] Уголковый отражатель может быть двугранным, который имеет две пересекающиеся плоскости и концентрирует свет только в одной размерности. Альтернативно, уголковый отражатель может быть трехгранным, концентрирующим светом в двух измерениях. Уголковый отражатель, который является трехгранным, должен иметь поперечное сечение:
, (1)
где a является диаметром уголкового отражателя, и λ является длиной волны света, при условии, что уголковый отражатель содержит идеальное зеркало с коэффициентом отражения в 1, что представляет собой обоснованную аппроксимацию типичного уголкового отражателя. Оно сравнивается с отраженной площадью с коэффициентом отражения поверхности, который может составлять 3-20% от облучаемой площади или еще больше. Поперечное сечение плоской поверхности обычно указывается следующим образом:
, (2)
[00138] где ρ является коэффициентом отражения поверхности, и A является облучаемой площадью. Эквивалентный коэффициент усиления антенны может оцениваться посредством расчета отношения поперечного сечения в уравнении (1) к поперечному сечению в уравнении (2). Уголковые отражатели могут изготавливаться с использованием, например, поверхностей с высокой степенью отражения, так что коэффициент отражения поверхности, ρ, может аппроксимироваться в качестве 1 для уголкового отражателя.
[00139] При возврате сигнала из уголкового отражателя или другой отражающей поверхности, инициирующий спутник может повторно формировать пучок в идентичный уголковый отражатель или в другой уголковый отражатель. Каждый спутник может иметь определенное число формирователей электромагнитных сигналов, либо потенциально, сотни формирователей электромагнитных сигналов, каждый из которых формирует пучок данных. Формирование пучка данных может включать в себя формирование электромагнитной несущей волны, модуляцию сигнала, усиление сигнала, мультиплексирование сигнала, передачу сигнала либо комбинацию вышеприведенного.
[00140] Сигнал, передаваемый в земную станцию 20a, b и из земной станции 20a, b в спутники, может шифроваться, чтобы обеспечивать безопасность данных. Могут использоваться различные технологии шифрования, включающие в себя, например, усовершенствованный стандарт шифрования (AES, иногда известный как Rijndael) или хэш-функцию, к примеру, алгоритм выборки сообщений MD5 либо более новый SHA 2 (защищенный хэш-алгоритм 2). Предусмотрены различные подходы к управлению данными, включающие в себя Apache Hadoop для распределенного хранения и распределенной обработки. Как проиллюстрировано на фиг. 2, земная станция 20 может обмениваться данными с удаленными наземными узлами, например, с использованием различных протоколов связи, таких как TCP/IP, и с использованием всех возможных сетей или средств связи, таких как система телефонной связи, включающих в себя сотовую сеть, либо с использованием любой системы или протокола беспроводной или проводной связи.
[00141] Чтобы поддерживать идентичные данные за длительный период, повторное усиление сигнала, переносящего данные, может требоваться для того, чтобы выполнять повторное усиление по мере необходимости на каждом конце контура связи. Тем не менее, со временем шум должен нарастать. Принимаемый сигнал может усиливаться при отклонении небольшой части усиленного сигнала, которую следует использовать при определении того, проявляются или нет ошибки.
[00142] Подход для обнаружения и коррекции ошибок, чтобы заменять поврежденные данные, может использоваться при необходимости, например, посредством кода с коррекцией ошибок, который может периодически контролироваться, чтобы поддерживать неповрежденные данные в течение длительных периодов времени. Фиг. 18 и 19 выше показывают базовый принцип.
[00143] Свет может передаваться из одного лазера, скажем лазера A, в приемное устройство B. Если используется OAM-модуляция/мультимплексирование, возможно, необходимо демодулировать свет до усиления. После того, как свет усиливается, часть сигнала может расщепляться и анализироваться на предмет ошибок. Могут использоваться стандартные схемы обнаружения и коррекции ошибок. Поврежденные данные затем могут заменяться либо при этом полном обходе, либо при последующем полном обходе.
[00144] Каждый раз, когда принимается обновление существующих данных, инструкция может передаваться в спутник, и спутник (или спутники) могут использовать приемное устройство сигналов для того, чтобы выполнять поиск в электромагнитном сигнальном пучке на предмет релевантного файла данных, например, посредством мониторинга данных, которые автоматически принимаются для целей периодического повторного 3R-формирования, или в некоторой другой точке или посредством некоторого другого средства. Таким образом, каждому фрагменту информации может назначаться номер файла или другой указатель, который может использоваться в качестве заголовка и подстрочного примечания, например, перед вставкой в поток электромагнитных сигнальных данных. Поток электромагнитных сигнальных данных во время преобразования в электрический сигнал для повторного формирования отслеживается на предмет соответствующего номера файла либо некоторого другого указателя или набора информации, которые вместе предоставляют обозначение для каждого блока данных. Новые данные также могут добавляться в поток данных во время повторного формирования электромагнитных сигналов. Таким образом, земная станция 20a, b может назначать номер файла или некоторый другой указатель для диапазона записей данных, ассоциированных с клиентом или пользователем системы хранения данных. При приеме запроса на то, чтобы изменять или обновлять информацию, принимаемую от пользователя, земная станция 20a, b может инструктировать то, что записи данных, ассоциированные с этим номером файла, должны перезаписываться, чтобы отражать изменение или обновление. Например, земная станция 20a, b может инструктировать группе спутников связи передавать все записи данных, ассоциированные с номером файла, которые могут представлять собой все записи данных для запрашивающего пользователя, в земную станцию 20a, b, земная станция 20a, b может вносить изменение или обновление в записи данных файла и затем передавать измененный или обновленный файл в группу спутников связи. В альтернативе, один или более главных спутников из группы спутников передачи сигналов связи могут принимать запрос на изменение или обновление, вместе с номером файла, и выполнять изменение или обновление записей данных, ассоциированных с номером файла.
[00145] Различные типы формирователей электромагнитных сигналов и различные типы электромагнитного излучения могут использоваться для того, чтобы переносить данные. Идентичный спутник может иметь более одного типа формирователя электромагнитных сигналов, и используются множество типов модуляции для того, чтобы кодировать на высокой скорости передачи данных. Например, диодный формирователь электромагнитных сигналов с использованием полупроводника может использоваться в качестве части лазерного формирователя.
[00146] Электричество для того, чтобы подавать мощность в формирователи электромагнитных сигналов и другие компоненты системы, а также спутники 30, 40, может получаться из солнечных панелей, позиционированных на/около спутника. Тем не менее, другие источники мощности, включающие в себя ядерную энергию, топливо или химическую энергию, мощность аккумулятора, конденсаторный заряд, другие источники солнечной энергии и т.п. или комбинации вышеприведенного, могут использоваться помимо или вместо солнечной энергии.
[00147] Каждый передаваемый пучок может включать в себя определенное число различных каналов с использованием различных цветов или длин волн электромагнитного сигнала, которые могут отличаться посредством нескольких способов, включающих в себя оптическую решетку. Это известно как мультиплексирование с разделением каналов по длине волны (WDM) или мультиплексирование с частотным разделением каналов. Например, в некоторых случаях, могут задаваться всего 160 или более таких различных каналов длины волны. Для других типов электромагнитного излучения, аналогичное мультиплексирование с частотным разделением каналов может использоваться, например, для несущей радиоволны.
[00148] Помимо этого или в альтернативе, различные каналы данных могут создаваться посредством использования электромагнитных сигналов с различными поляризациями, т.е. посредством "вращения" света в различные ориентации. Другие схемы мультиплексирования каналов включают в себя мультиплексирование с пространственным разделением каналов, поднабор которого представляет собой мультиплексирование нескольких пучков в ортогональной или почти ортогональной пространственной моде. Пример означенного представляет собой орбитальный угловой момент. Следует отметить, что пространственные моды и поляризации могут комбинироваться, чтобы увеличивать передаваемый агрегированный объем данных. Как упомянуто выше, такие способы, как мультиплексирование с пространственным разделением каналов (например, по орбитальному угловому моменту), с поляризационным разделением каналов и с разделением каналов по длине волны, а также манипуляция высшего порядка, к примеру, QPSK или QAM, могут увеличивать объем передаваемых данных, за счет этого расширяя доступную емкость хранения при сохранении данных в передаче.
[00149] Как показано на чертежах 1, 3-8, также могут предоставляться дублированная земная станция 20b и дублированный спутник 30b связи с земной станцией и дублированная группа спутников 40b передачи электромагнитных сигналов. Дублированная система может предоставлять резервирование всех данных в случае катастрофического отказа. Соответственно, дублированная система может сохранять идентичную или почти идентичную информацию или данные, что и группа спутников 30a связи. В альтернативе, земная станция 20b, спутник 30b связи с земной станцией и вторая группа спутников 40b передачи электромагнитных сигналов могут сохранять информацию, отличающуюся от информации, которая сохраняется посредством группы спутников 40a передачи электромагнитных сигналов. В альтернативе или помимо этого, дублированное "хранение" данных может достигаться за счет инструктирования идентичному спутнику или группе спутников передавать идентичный пучок более чем в один приемный узел и/или более одного раза (аналогично многоадресной передаче). Таким образом, каждый спутник может передавать первый электромагнитный сигнал, осуществляющий информацию, в первую цель, такую как второй спутник либо отражающая конструкция или поверхность, и второй электромагнитный сигнал, осуществляющий идентичную информацию, во вторую цель, такую как второй спутник либо отражающая конструкция или поверхность, чтобы обеспечивать возможность дублирования и восстановления после аварий и стихийных бедствий для информации.
[00150] Апертура для формирования электромагнитного сигнала может задаваться по мере необходимости, в зависимости от расстояния между передающим спутником и отражателем, в который передается пучок, длины волны пучка и других факторов.
[00151] Размер пятна, в котором расположен приемный терминал, может вычисляться так, как отмечено ниже.
[00152] Нижеприведенное пояснение поясняет аспекты раскрытия сущности в контексте лазеров; тем не менее, также могут использоваться другие типы электромагнитных сигналов. Лазерный пучок должен испускаться из одного терминала или узла и перемещаться во второй терминал или узел. Предусмотрен ряд различных соглашений относительно характеризации ширины пучка. Следующее уравнение может использоваться для угла расхождения, ϑ:
, (3)
[00153] где λ является длиной волны, и D является диаметром передающей апертуры. Для этого приблизительного формулирования дифракционного предела, ϑ может представлять собой полную ширину при половине максимальной ширины пучка. Лазерная связь может обеспечивать возможность дальней связи вследствие узкого пучка. Например, при сравнении пучка с частотой в 10 ГГц с пучком с частотой в 200 ТГц (длиной волны в 1,5 микрона), ширина пучка в 20000 раз выше для RF-пучка. Переменная d может задаваться как диаметр пятна пучка на данном расстоянии, R. В этом случае:
D
+, (4)
[00154] Энергия в данном фотоне задается следующим образом:
, (5)
[00155] где h является константой Доски, и ν является частотой. Энергия, принимаемая посредством терминала лазерной связи, задается следующим образом:
, (6)
r
illum
[00156] где A является площадью приемной апертуры, и Aявляется облучаемой площадью. Передающая апертура с диаметром, идентичным диаметру приемной апертуры, дает в результате предыдущие уравнения, чтобы получать:
, (7)
[00157] где N является числом принимаемых фотонов. Число может выбираться в зависимости от того, насколько чувствительным является конкретный детектор. Можно переворачивать это уравнение и получать:
, (8)
t
t
[00158] Обратимся к вопросу требуемой величины мощности, которую лазер должен отдавать, при условии передачи B битов в секунду, что может называться скоростью передачи данных. Каждый бит должен требовать величины энергии E. Следовательно, мощность лазера представляет собой произведение E и B. Можно задавать:
, (9)
[00159] Это должно давать в результате:
, (10)
[00160] С использованием этого уравнения 8 для диаметра апертуры лазера для передачи и приема, другие значения могут выбираться с возможностью определять более или менее оптимальные диаметры. При условии моностатической системы или, по меньшей мере, идентичных диаметров апертуры для передачи и приема, достигаются некоторые значения, предоставленные в качестве примера, для таблицы 1. Таблица 1 является просто примером для одного базового набора допущений, размер апертуры и расширение пучка должны отличаться на основе нескольких параметров, включающих в себя, но не только, используемые длины волн, размеры пучка и апертуры, используемые моды и расстояния передачи.
Табл. 1. Диаметр апертуры лазерной связи
Диаметр апертуры лазерной связи (см)
Длина волны (микроны)
Дальность (км)
N
B (Гбит/с)
Pt (Ватт)
D (см)
1,5
80000
1
10
10
3,7
1,5
80000
10
10
10
6,6
1,5
80000
100
10
10
11,7
1,5
80000
10
40
10
9,3
1,5
80000
10
100
10
11,7
1,5
80000
10
1000
10
20,9
1,5
80000
10
10000
100
20,9
1,5
80000
10
100000
500
24,8
В качестве дополнительного примера, может использоваться расстояние в 10000 км или некоторое другое расстояние, к примеру, <10000 км, 10000-80000 км или >80000 км.
[00161] Для этого набор допущений, могут использоваться апертуры с диаметром приблизительно в 10 см или с диаметром в диапазоне вышеуказанных значений. Тем не менее, также предусмотрены апертуры с меньшими и большими диаметрами. Лазер с порядком средней мощности в 10 Вт может использоваться для передачи в контексте некоторых значений, предоставленных выше; тем не менее, эти значения предоставляются просто в качестве иллюстрации, чтобы показывать порядки величины для одного конкретного примера. В данном случае имеется большое пространство для маневра, так что возможны другие допущения. Могут использоваться апертуры большего и меньшего диаметра и лазеры с большей и меньшей мощностью, а также другие расстояния. Каждый пучок или передача могут выполняться при условии, что расстояние между передающим спутником и приемным узлом может быть меньшим или большим расстояния.
[00162] Пользователь может хотеть сохранять или извлекать данные посредством осуществления доступа к земной станции 20a, b. Например, пользователь может использовать Интернет-соединение или другое средство для того, чтобы осуществлять доступ к земной станции 20a, b, либо осуществлять доступ к спутникам непосредственно, которые затем должны обмениваться данными с системами управления данными, которые могут находиться в земной станции в/на спутниках либо в любом другом местоположении или части любого другого компонента. Земная станция 20a, b, может иметь определенное число компонентов, чтобы маршрутизировать связь в соответствующую группу пользователей или организаций, предоставлять безопасность, которая защищает от атак и взломов, буфер, который временно сохраняет пользовательскую информацию, которая выгружается или загружается, и систему управления данными.
[00163] Земная станция 20a, b обменивается данными со спутниками с использованием приемо-передающего устройства электромагнитных сигналов, например, с использованием RF-сигналов. При осуществлении доступа к земной станции, пользователь должен запрашиваться на предмет учетных данных посредством DMS или системы безопасности, что включает в себя идентификационные данные и пароль и т.п., или иным образом верифицироваться. DMS (система управления данными) может тегировать данные и их владельца или передающего пользователя для требований по дальнейшему доступу, для извлечения информации из спутникового "хранилища", для целей биллинга, по соображениям безопасности и т.п. Затем, с использованием спутника связи с земной станцией, данные перемещаются в спутники передачи электромагнитных сигналов для хранения "в движении" между спутниками. Как пояснено, согласно аспекту настоящего раскрытия сущности, спутник связи с земной станцией может опускаться, так что земная станция 20a, b может обмениваться данными непосредственно с одним или более спутников передачи электромагнитных сигналов. При запросе пользователем, к ранее сохраненной информации осуществляется доступ с использованием земной станции. Системы управления данными либо все возможные компоненты земной станции могут находиться в земной станции в/на спутниках либо в любом другом местоположении или части любого другого компонента.
[00164] Таким образом, согласно аспекту раскрытия сущности, данные могут "сохраняться" посредством поддержания в непрерывном движении, передаваться и отражаться, при этом усиление сигнала также иногда является необходимым. Согласно аспекту раскрытия сущности, повторное формирование сигналов для выбранной части сигнала при каждом полном обходе или при каждом проходе узла может требоваться только при необходимости вследствие требований электромагнитного пучка, переносящего данные. Когда расстояние между спутниками или другими передающими узлами является одинаковым, пропускная способность пучка может выражаться следующим образом:
BC=(BBR*D*N)/C
BC=пропускная способность пучка (в битах)
BBR=скорость передачи битов пучка (бит/сек - бит в секунду)
N=число перескоков между спутниками (или узлами) в траектории пучка
D=расстояние между спутниками (или узлами) в траектории пучка
C=скорость света (км/сек)
Если расстояние между спутниками или узлами не является одинаковым, то:
BC=(BBR * ∑D)/C,
где ∑D означает сумму всех расстояний в траектории пучка.
Например, в варианте осуществления, в котором спутник передает пучок в отражающий узел, такой как уголковый отражатель, который отражает его назад в спутник, который затем должен принимать и повторно формировать пучок, ∑D должно просто в два раза превышать расстояние между спутником и уголковым отражателем, плюс любое расстояние перемещения в уголковом отражателе (которое может быть пренебрежимо малым для целей вышеуказанного уравнения).
[00165] Например, может использоваться сеть передачи данных общего пользования. Подсистема аутентификации и подтверждения может предоставляться для верификации и безопасности. Запрашиваемые данные затем получаются или извлекаются из группы спутников через спутник 30a, b связи с земной станцией в земную станцию 20a, b и проходят обратно в DMS-объект и к клиенту через сеть передачи данных общего пользования. Локальная вычислительная сеть (LAN) и т.п. также может использоваться для того, чтобы осуществлять доступ к земной станции 20a, b.
[00166] Хотя иногда описывается в данном документе со ссылкой на спутниковый вариант осуществления, такая система хранения электромагнитных сигналов также может развертываться на море, под водой, в воздухе, на земле, под землей, с использованием, например, существующих волоконно-оптических сетей, новых волоконно-оптических сетей, стоек данных, освещаемого темного оптоволокна, на земле или во внешнем космосе и на конструкциях с использованием комбинации вышеприведенного. Например, морские корабли, суда либо другие мобильные платформы или стационарные конструкции могут передавать такие электромагнитные сигналы назад и вперед, как проиллюстрировано, например, на фиг. 17. В качестве другого примера, наземные транспортные средства или стационарные конструкции, волоконно-оптическая сеть(и), темное оптоволокно, воздушная система или сеть передачи электромагнитных сигналов могут передавать электромагнитные сигналы. Примеры реализаций на основе воздушных летательных аппаратов показаны на фиг. 14-16. Дополнительные конфигурации связи с использованием воздушных судов, таких как воздушные летательные аппараты, дирижабли, воздушные шары с горячим воздухом, вышки связи, беспилотные аппараты или комбинация вышеприведенного, которые также могут представлять собой передающие устройства, приемные устройства и отражатели для электромагнитных сигналов, проиллюстрированы на фиг. 14-16. Альтернативно, может использоваться комбинация вышеприведенных судов, транспортных средств и конструкций.
i
[00167] Фиг. 29 представляет собой пример системы 99d хранения данных с использованием контура в свободном пространстве с использованием мультиплексирования с волновым разделением каналов (WDM), мультиплексирования с пространственным разделением каналов (SDM), мультиплексирования с поляризационным разделением каналов (PDM) и мультиплексирования с разделением каналов по направлению (DDM). Первое судно, к примеру, спутник 65, позиционируется в пределах дальности связи со вторым судном 66. Оптический пучок 67 или некоторый другой тип электромагнитного излучения может распространяться через свободное пространство, содержащее L*n*4 каналов, причем каждый канал имеет уникальную комбинацию пространственной моды, поляризации, направления распространения и длины волны. Хотя пояснен как распространяющийся в свободном пространстве, электромагнитный сигнал может проходить полностью или частично через атмосферу, к примеру, атмосферу земли или атмосферу другой планеты, либо через вакуум или через космос, и/или через другие среды, к примеру, воду. Сигнал 67 затем возвращается из второго судна 66 в первое судно 65. Также могут быть включены другие компоненты системы, которые описываются в предыдущих вариантах осуществления, такие как источник 1-i света для формирования света с длиной λ волны для диапазона длин волн, расщепитель 69-i пучка, который расщепляет каждый из n источников сигналов на L*4 отдельных каналов (для каждой комбинации пространственной моды, поляризации и направления). Например, могут использоваться волоконно-оптический расщепитель или несколько сплавных волоконных ответвителей. Модулятор 113-i, например, проиллюстрированный на фиг. 23, может предоставляться, и формирователь 72-i радиочастотных сигналов управления может взаимодействовать между системой 8 управления и компонентами модулятора 113-i с использованием электрических соединений 10. Входной селектор 73-i может обеспечивать рециркуляцию данных в канале или вставлять новые данные в канал с использованием, например, оптического коммутатора либо некоторого другого такого элемента и в силу этого может служить в качестве модуля 103 стирания.
[00168] Входной селектор 73-i может реализовываться как электрооптический коммутатор, возбуждаемый посредством управляющей логики, может использоваться; тем не менее, полностью оптическая коммутация может быть возможной вместо всей или части такой коммутации. Входной селектор 73-i работает совместно с расщепителем 87-i, чтобы служить в качестве входного/выходного ответвителя, аналогично ответвителю 101 на фиг. 21. Коллиматор 74-i коллимирует свет, исходящий из оптоволокна 90, что может реализовываться с использованием асферической линзы на стадии перемещения в пространстве. Преобразователь 75-i преобразует свет между пространственными модами. Таким образом, каждому из L пучков, появляющихся из каждого из n источников света, может предоставляться различная пространственная мода либо комбинация пространственной моды и поляризации. Это может реализовываться с использованием двух линейных поляризаторов и пространственного светомодулятора (SLM), которые добавляют пространственно варьирующуюся фазу с тем, чтобы преобразовывать световой пучок в другую пространственную моду.
2
2
2
2
[00169] Мультиплексоры 116 могут предоставлять мультиплексирование в свободном пространстве для того, чтобы совмещать оси распространения каждого из 4Ln пространственных пучков, причем каждый пучок имеет уникальную комбинацию длины волны, пространственного порядка, направления распространения и поляризации. Это может внедряться, например, посредством log(L*n*4) поляризационных расщепителей пучка и затем log полуволновых пластин и log(L*n*4) зеркал системы управления пучком. Кроме того, входной/выходной разделитель 77 может представлять собой расщепитель пучка или устройство с более низкими потерями согласно реализации. Оптические развязки 78 разделяют входной и выходной канал в каждом направлении распространения, и галилеев телескоп 79 может предоставляться для того, чтобы управлять размером пучка посредством его расширения и коллимации пучка и/или перефокусировки пучка. Управление 80 пучком может предоставляться для того, чтобы указывать пучком на второе судно и, в частности, на отражающее устройство или поверхность 81 на втором судне. Это может осуществляться посредством, например, двух зеркал системы управления пучком, которые могут быть оптимизированы с использованием пьезоэлектрических элементов с использованием системы 8 управления, либо может предоставляться уголковый отражатель. Отражатель 81 может возвращать оптический пучок в первое судно 65. Может использоваться трехгранный уголковый отражатель, но вместо этого может использоваться параболическое зеркало и/или указатель, который указывает пучком на первое судно 65.
2
2
2
2
[00170] Демультиплексор 118A в свободном пространстве может позиционироваться с возможностью демультиплексировать каждый пучок на n пучков, причем каждый пучок имеет одну различающуюся длину волны. Это может реализовываться с использованием концентрирующей дифракционной решетки или некоторого другого типа аналогичного устройства. Дополнительный демультиплексор 118B в свободном пространстве может позиционироваться с возможностью демультиплексировать каждый из этих 2*n пучков на 2*L пучков с исходной мощностью в 1/2L раз. Это может реализовываться как log2L поляризационных расщепителей пучка, log полуволновых пластин и log2Lзеркал системы управления пучком. Преобразователь 84-i может позиционироваться с возможностью преобразовывать комбинацию селективно выбранной пространственной моды и поляризации в фундаментальную пространственную моду (т.е. гауссов пучок). Это может реализовываться с использованием полуволновой пластины и SLM, пространственный рисунок которого включает в себя как азимутальное варьирование, точно противоположное моде, которая должна демодулироваться, так и линзу Френеля, чтобы уплотнять мощность корректной пространственной моды. Пространственные моды в дополнение к моде, в которой азимутальное варьирование является точно противоположным рисунку в этом SLM, может быть затруднительно плотно фокусировать вниз посредством линзы Френеля вследствие деструктивных помех в их центрах.
[00171] Ответвитель 85-i может предоставляться для того, чтобы ответвлять пучок в свободном пространстве в оптоволокно 90. Это может осуществляться с использованием асферической линзы на стадии перемещения в пространстве. Таким образом, волокно может использоваться в качестве пространственного фильтра посредством эффективного связывания пространственной моды для этого канала, азимутальный рисунок которого является точно противоположным рисунку в преобразователе 84-i пространственных мод. Повторный 1R-формирователь 102-i проиллюстрирован в качестве примера на фиг. 26; тем не менее, в этой реализации в свободном пространстве, может использоваться любой усилитель или комбинация усилителей, которая является совместимой с используемым мультиплексированием с разделением каналов по длине волн, пространственной моде, направлению и поляризации. Расщепитель 87-i расщепляет направленную волну на практически идентичные сигналы. Вывод этого расщепителя 87-i может передаваться в приемное устройство или в систему 88-i демодуляции, к примеру, в фотодиод или когерентное оптическое приемное устройство и входной селектор 73-i, чтобы обеспечивать рециркуляцию сигнала. Фотодиоды или некоторые другие такие устройства могут использоваться для каждой длины волны, выбранной надлежащим образом. Система 8 управления предоставляет управление элементами системы, может реализовываться, например, в качестве цифровой логики, программного обеспечения, FPGA или комбинации вышеприведенного. Также могут использоваться любые другие подходящие реализации системы 8 управления.
[00172] Согласно другому аспекту настоящего раскрытия сущности, демультиплексор, SLM, ответвители сигналов, волоконные усилители и мультиплексор могут предоставляться на судне 2, чтобы выполнять двухстадийное усиление. В другом варианте осуществления, полная цифровая система с управляющей логикой, приемными устройствами и передающими устройствами может предоставляться на судне 2, чтобы выполнять полное повторное 3R-формирование для обоих судов.
[00173] Дополнительные варьирования могут включать в себя развертывание более чем двух судов и/или прохождение сигнала между тремя или более из судов, и четыре или любое число судов могут формировать рециркуляционный контур; использование способов указания вместо только одного уголкового отражателя или отражающей поверхности; и/или использование различных телескопов для приема передачи, включающее в себя использование одного или обоих SLM в качестве линз с переменной фокусной длиной, в дополнение к другим функциям. Хотя описывается в качестве первого судна и второго судна, и хотя описывается иногда со ссылкой на спутники, воздушные летательные аппараты, воздушные шары с горячим воздухом, беспилотные аппараты, корабли, стационарные морские конструкции, такие как буровые нефтепромысловые установки и буи и т.п., второе судно фактически может представлять собой естественный объект, такой как планета или Луна, либо атмосферу планеты или естественной среды в ней, либо может представлять собой поверхность существующей искусственной конструкции, такой как существующий спутник и т.п. Кроме того, хотя описывается в качестве двух судов, судно может представлять собой узел в наземном центре обработки и хранения данных и т.п., и свободное пространство или использование реализации в волноводе может предоставляться в центре обработки и хранения данных, к примеру, на или в или в сочетании со смонтированной в стойке системой, содержащей компьютеры и другие электрические компоненты.
[00174] В другом варианте осуществления, хранилище может находиться в стойке. В этом случае, приемо-передающее оборудование размещено в стойке или в любой другой машине, среде и/или подходящей конструкции, и оптоволокно или любая другая подходящая передающая среда должна соединяться с упомянутым приемо-передающим оборудованием, например, оптическим волноводом. Усилители, система управления данными, система шифрования и/или система сжатия могут быть включены. В предпочтительном варианте осуществления, контур оптоволокна может предоставляться с противоположными концами оптоволокна, соединенными между собой, например, через оптический ответвитель. В этом случае, лазерный, мазерный или другой оптический сигнал, переносящий данные, может передаваться в рециркуляционный контур и после этого выполнять полные обходы через контур таким образом, что данные сохраняются при нахождении в движении в форме лазерного пучка, мазерного пучка или другого оптического сигнала в контуре.
[00175] Фиг. 20 иллюстрирует пример базового принципа сигнала, такого как лазерный, мазерный, оптический пучок или другой оптический сигнал (включающий в себя UV- и IR-сигналы), кодированный с помощью данных через модуляцию и перемещающийся через оптический контур 100. Ответвитель 101 ответвляет, по меньшей мере, часть сигнала в рециркуляционный контур 100, который может формироваться посредством волновода, такого как оптоволокно, в контурной конфигурации, поясненной выше. Сигнал может рециркулировать неограниченно в контуре посредством включения в оборудование контура так, как требуется для того, чтобы балансировать усиление и потери сигнала, содержащегося внутри, и случайное повторное формирование, чтобы компенсировать другие ошибки или дисперсию, внутренне присущую в оптоволокне или любом другой оптической среде передачи. Часть сигнала затем ответвляется из контура посредством ответвителя 101 при каждом полном обходе. Ответвитель 101, который предоставляет сигнал для оптического контура 100, может включать в себя определенное число компонентов. Например, входной ответвитель, который предоставляет сигнал для оптического контура 100, может представлять собой компонент, отличающийся от выходного ответвителя, который принимает сигнал из оптического контура 100, и такие компоненты могут интегрироваться или могут позиционироваться рядом или удаленно друг от друга и могут позиционироваться в различных частях оптического контура 100. Сигнал может циркулировать в направлении против часовой стрелки (как проиллюстрировано) или в направлении по часовой стрелке, или в обоих направлениях, как пояснено ниже.
[00176] Как проиллюстрировано на 24B, катушка оптоволокна может использоваться в качестве волновода, который соединяет приемо-передающие аппаратные средства, так что приемо-передающие аппаратные средства могут позиционироваться в идентичном объекте или удаленно друг от друга. Вторая такая волоконно-оптическая конфигурация может позиционироваться в идентичном объекте в качестве первой конфигурации, чтобы предоставлять дублированную безопасность и резервирование для данных, сохраненных в первой конфигурации. Вторая такая волоконно-оптическая конфигурация может сохранять данные, дополнительные по отношению к первой конфигурации, или может связываться с первой конфигурацией, чтобы формировать сигнальный рециркуляционный контур. Вторая такая волоконно-оптическая конфигурация может позиционироваться удаленно от первой конфигурации или в качестве части идентичного объекта. Одна или обе из таких конфигураций могут предоставляться на/в компьютерной стойке либо могут предоставляться самостоятельно. Кроме того, одна или обе из таких конфигураций может быть включена в качестве выполненных как единое целое частей модуля, который сохраняет данные.
[00177] Фиг. 21 иллюстрирует примерный вариант осуществления электронной системы управления, чтобы обеспечивать управление данными, рециркулирующими в системе 99 непрерывного контурного хранения данных в движении, с тем чтобы сохранять данные в рециркуляционном лазерном, мазерном или другом оптическом сигнале в соответствии с вариантом осуществления настоящего раскрытия сущности. Различные запросы на обновление данных, сохраненных в системе 99, к примеру, инструкции для записи, считывания и стирания данных, могут приниматься посредством управляющей логики 104.
[00178] Ответвитель 101 сигналов может иметь вводы A и B и выводы C и D. Ввод B принимает оптический сигнал и данные из рециркуляционного контура 100, в то время как ввод A принимает данные из оставшейся части системы 99. Аналогично, вывод C ответвителя 101 сигналов может соединяться, чтобы вставлять оптический сигнал и данные в непрерывный контур 100, в то время как вывод D может предоставляться в мультиплексор 118, который разделяет сигналы на определенное число отдельных каналов 119, которые отправляются в компонент 120 получения данных для того, чтобы извлекать данные из контура 100. Часть оптического сигнала, которая может представлять собой электромагнитное излучение, включающее в себя лазерный сигнал и т.п., должна ответвляться из ввода A ответвителя 101 сигналов на вывод D ответвителя 101 сигналов таким образом, что сигнал и данные могут быть введены в контур 100. Аналогично часть сигнала, входящего на ввод B, может продвигаться на вывод D, с рециркуляцией в контуре, в то время как оставшаяся часть циркулирующего сигнала может выводиться через вывод C ответвителя 101 сигналов, как описано выше. Коэффициент связывания этого ответвителя может выбираться с возможностью обеспечивать то, что выходной сигнал имеет достаточную интенсивность для того, чтобы обеспечивать возможность обнаружения, и рециркуляционный сигнал продолжает циркулировать в контуре без ухудшения качества, которое приводит к потерям данных.
[00179] Повторный усилитель 102 сигналов (станция повторного 1R-формирования) может управлять пиковой интенсивностью сигнала по мере того, как сигнал рециркулирует через рециркуляционный контур 100. Сигнал поддерживается на приемлемом уровне мощности посредством коэффициента усиления, выбранного таким образом, чтобы балансировать потери при полном обходе, посредством повторного усилителя 102 сигналов. Может требоваться более одного такого повторного усилителя сигналов для того, чтобы достигать стабильности коэффициента усиления, предотвращать нежелательные нелинейные взаимодействия или предотвращать повреждение компонентов, возникающее в результате высоких интенсивностей сразу после повторного усилителя. Если сигнал состоит из определенного числа различных длин световых волн, волоконных мод или других разделимых пучок, то отделенные усилители 102 сигналов могут предоставляться для каждой длины волны, диапазона длин волн, моды или пучка в комбинации с системой демультиплексирования и мультиплексирования, чтобы направлять каждый пучок, длину волны, диапазон длин волн или моду в соответствующий усилитель.
[00180] Также на фиг. 21 проиллюстрирован модулятор 103 потерь, который уничтожает часть проходящего сигнала, чтобы стирать часть сигнала, соответствующую конкретному блоку данных. Согласно аспекту раскрытия сущности, конкретная часть или импульс сигнала, соответствующая конкретному блоку запоминающего устройства, и данные, переносимые в ней, могут стираться посредством модуляции потерь рециркуляционного контура посредством использования модулятора 103 потерь ("модуля стирания") таким образом, что сигнал, проходящий через контур 100 в данный момент, как предписывается посредством формирователя 107 задержки, может стираться. Таким образом, часть сигнала и данные, переносимые в ней, могут исключаться без полной очистки сигнала. В случае мультиплексированного сигнала, буфер, такой как 3R-буфер 126, может использоваться для того, чтобы восстанавливать каналы передачи сигналов, которые стерты, вместе с целевым каналом передачи сигналов, который должен стираться, в момент, когда они проходят через модуль 103 стирания. Таким образом, на основе данных, предоставленных посредством 3R-буфера 126, все данные, стертые с временной синхронизацией, предоставленной посредством формирователя 107 задержки, могут быть восстановлены, за исключением канала передачи сигналов, переносящего блок данных, который должен стираться. Альтернативно, модуль стирания может содержать демультиплексор, несколько модуляторов потерь и мультиплексор, сконфигурированный таким образом, что сигнальный пучок может стираться без стирания всех остальные пучков, которые совместно используют временной квант с этим пучком, за счет этого исключая потребность в перезаписи с использованием 3R-буфера. Хотя модулятор 103 потерь предоставляется для того, чтобы стирать данные, может использоваться любой другой подходящий элемент стирания требуемым образом.
[00181] Управляющая логика 104 может принимать инструкции из-за пределов системы 99, такие как запись, обновление, считывание и/или стирание, а также синхросигнал, к примеру, сигнал из компьютерного тактового генератора, например, осуществленного, например, как кристалл, либо из другого типа тактового генератора, такого как атомные часы. Управляющая логика 104 затем может искать, с использованием таблицы 106 адресов, временную синхронизацию импульса в требуемом рециркуляционном сигнале или в части рециркуляционного сигнала, соответствующей блоку данных, который должен стираться, считываться или записываться. В частности, управляющая логика 104 может передавать сигналы в формирователь 107 задержки, чтобы формировать синхронизирующий сигнал, к примеру, задержанные импульсы, в модуль 103 стирания или через электрическое соединение 127, чтобы управлять выводом требуемого блока данных. Электрическое соединение 145 выводит целевые данные за пределы системы в ответ на запрос. Таким образом, функция управляющей логики 104 может состоять в том, чтобы управлять электронными схемами, чтобы поддерживать таблицу 106, такую как таблица адресов или имен. Сохраненная информация может предоставляться в формирователь 107 задержки, чтобы формировать надлежащим образом синхронизированные сигналы для того, чтобы выполнять такие операции, как "запись", т.е. для того чтобы помещать данные в рециркуляционный контур 100, например, в следующий доступный временной квант или в конкретный адрес, в зависимости от принимаемого запроса. Согласно аспекту раскрытия сущности, команда записи может влечь за собой считывание всех блоков данных, которые совместно используют временной квант с целевым адресом, в 3R-буфер 126, стирание всех блоков запоминающего устройства, совместно использующих идентичный временной квант в контуре 100, и запись входных битов в новый пустой временной квант. Затем, с использованием 3R-буфера 126, блок данных может перезаписываться, поскольку каналы блока данных стерты в ходе процесса записи, хотя альтернативная реализация модуля стирания может исключать этот последний этап, как описано выше.
[00182] Этот процесс временной синхронизации через адресацию основывается на способности формирователя задержки отслеживать циркуляцию импульса через контур очень точно, чтобы выполнять счисление того, когда задержанные импульсы или эквивалентные способы временной синхронизации должны отправляться в различные устройства. Это может осуществляться посредством счисления пути. Другой подход отслеживания заключается в использовании фильтра Калмана, который комбинирует счисление пути на основе определения характеристик системы с периодической проверкой позиции данных в системе. Такая проверка или повторная синхронизация может осуществляться посредством конкретного блока повторной синхронизации, сохраненного в системе, или иным способом посредством периодического опроса сохраненных блоков данных. Другая такая операция представляет собой операцию "считывания", которая, например, может влечь за собой считывание указанного блока данных, который соответствует адресу, извлеченному из таблицы 106 адресов согласно временной синхронизации части сигнала. Кроме того, вся информация, сохраненная в контуре 100, может постоянно удаляться посредством отключения станции 102 повторного 1R-формирования или посредством модуляции потерь в контуре, например, посредством модуля 103 стирания, в ответ на инструкцию очистки, проиллюстрированную на фиг. 21, принимаемую через электрическое соединение 129.
[00183] Таблица 106 адресов также может сохранять информацию, чтобы ассоциировать адресацию блоков данных с физическими значениями импульсов, проходящих через рециркуляционный контур 100. Сигнал может мультиплексироваться, и в силу этого управляющая логика 104, возможно, должна учитывать более одного канала информации, проходящей через контур в любой момент времени. Например, таблица 106 адресов может быть сконфигурирована как оперативное запоминающее устройство или другой тип запоминающего устройства. Формирователь 107 задержки может составлять часть управляющей логики 104, но может представлять собой отдельный компонент, который формирует задержанные управляющие сигналы в компоненты, которые взаимодействуют с контуром 100 таким образом, чтобы задерживать надлежащим образом управляющий сигнал с тем, чтобы осуществлять доступ к корректному импульсу или части сигнала, проходящего через контур 100. Альтернативно, этот компонент может опускаться посредством использования схемы побитовой временной синхронизации, которая совмещается с предоставленным тактовым генератором. В этом способе, все операции могут выполняться с использованием нормальных тактовых циклов вместо формирования задержек.
[00184] Фиксированная задержка 109 в инструкции задержанной записи может вычисляться таким образом, что она учитывает разность в задержке на распространение через тракт контура в/через модулятор 113 сигналов.
[00185] Модулятор 113 сигналов может принимать в качестве ввода последовательность задержанных электрических импульсов через электрическое соединение 111 из формирователя 107 задержки и формирует сигнал, например, посредством модуляции предоставленного оптического пучка из источника, не показанного на фиг. 21, который переносит сигнал, кодирующий данные, в своей модуляции 115, задержанный с временной синхронизацией, идентичной временной синхронизации импульсов во входном сигнале 111. Для мультиплексированного сигнала, модулятор 113 сигналов может содержать последовательность аналогичных устройств, каждое из которых сконфигурировано с возможностью кодировать данные в различный канал, либо он может представлять собой одно или более устройств, которые являются независимо конфигурируемыми, чтобы управлять тем, какой канал передачи сигналов они формируют в зависимости от управляющего сигнала 114.
[00186] Входной буфер 110 может считывать и сохранять входные биты (новые данные, которые должны добавляться в контур 100) при ожидании их кодирования и затем ввода в контур 100. При инициировании посредством импульса 108 из формирователя 107 задержки, входной буфер 110 может отправлять сигнал через электрическое соединение 111, содержащее биты, которые должны кодироваться, в модулятор 113 через входной демультиплексор 112 с соответствующей задержкой. Входной буфер 110 может представлять собой традиционное электронное запоминающее устройство, такое как RAM. Такой электрический сигнал содержит биты, которые должны переноситься из входного буфера 110 в модулятор 113 сигналов через входной демультиплексор 112, задержанные на соответствующее количество времени, чтобы совмещаться с намеченным блоком данных в контуре 100.
[00187] Входной демультиплексор 112 может предоставляться для того, чтобы управлять тем, в какой канал (т.е. длину волны, пространственную моду, направление и т.д.) записывается задержанный входной сигнал 111 посредством модулятора 113 сигналов, на основе управляющего сигнала 114 из управляющей логики 104. Входной демультиплексор 112 может быть включен в модулятор 113 сигналов в некоторых вариантах осуществления или может полностью отсутствовать, причем в этом случае формирователь 107 задержки формирует различные задержанные импульсные сигналы 108 для различных входных каналов (т.е. для различных длин волн, пространственных мод, направления и т.д.).
[00188] Входной мультиплексор 116 ответвляет сигнал 115 из одного или более различных каналов (т.е. длин волн, пространственных мод, направлений и т.д.) в один пучок 117, который перемещается в ответвитель 101 сигналов. В примере, проиллюстрированном на фиг. 21, только один сигнал может мультиплексироваться за один раз, но согласно аспекту настоящего раскрытия сущности, множество входных сигналов могут мультиплексироваться одновременно и/или асинхронно в ответвитель 101 сигналов. Ответвитель 101 сигналов затем вводит часть сигнала, переносящего информацию, кодированную в модуляции, в контур 100. Согласно аспекту раскрытия сущности, несколько независимых каналов, переносящих сигналы различными способами, в том числе, но не только, различные длины волн, пространственные моды, направления и т.д., могут быть введены в контур 100 одновременно, чтобы увеличивать объем данных, который может сохраняться в контуре 100.
[00189] Выходной демультиплексор 118 принимает сигнал, выводимый из вывода C ответвителя 101 сигналов, и разделяет каждый канал, отделенный посредством различных физических атрибутов, включающих в себя, но не только, длину волны, пространственную моду и направление, на отдельные сигналы.
[00190] Получение 120 данных (DAQ) может принимать сигнал через волокно 119 из выходного демультиплексора 118 и может демодулировать информацию, кодированную в модуляции света, в цифровую информацию, кодированную в электрических сигналах. DAQ 120 может включать в себя физический фотодетектор, к примеру, фотодиод и дискретизирующий аналого-цифровой преобразователь (ADC), временная синхронизация которого может определяться посредством последовательности задержанных импульсов 121, сформированных посредством формирователя 107 задержки. С использованием DAQ 120, один или более конкретных блоков запоминающего устройства могут считываться из контура 100 в цифровом информационном формате. Любое подходящее устройство или элемент может использоваться для того, чтобы демодулировать данные требуемым образом.
[00191] DAQ 120 может предоставляться в качестве последовательности различных DAQ-систем, чтобы декодировать каждый канал демультиплексированных сигналов 119, причем в этом случае задержанный импульсный сигнал 121, принимаемый из формирователя 107 задержки, может приниматься через соответствующее число различных линий передачи данных, либо может представлять собой систему передачи сигналов, комбинирующую DAQ-систему передачи сигналов с конфигурируемым выходным демультиплексором 118, управляемым посредством управляющего сигнала из управляющей логики 104 или формирователя 107 задержки. В частности, задержанные электрические импульсы, принимаемые через электрическое соединение 121, инициируют считывание данных в конкретном блоке запоминающего устройства. Эти импульсы соответствуют моментам времени, когда DAQ 120 должен дискретизировать сигнал с тем, чтобы захватывать требуемые данные. В зависимости от реализации DAQ 120, электрод 121 может представлять собой шину, соединенную с каждым из DAQ, или одну линию (например, если выбор канала выполняется посредством выходного демультиплексора 119).
[00192] Таким образом, линия 122 подает данные, кодированные в цифровых электрических сигналах, в логику и/или программное обеспечение, которая выполняет контроль циклическим избыточным кодом (CRC) либо эквивалентный способ на основе кода с коррекцией ошибок или прямой коррекции ошибок, 123, который проверяет целостность данных для принимаемых данных, чтобы корректировать ошибки.
[00193] Управление асинхронным повторным формированием может предоставляться таким образом, что полное повторное формирование (3R) сигнала может не выполняться одновременно для всего сигнала. Вместо этого, согласно управлению асинхронным повторным формированием, процесс может разноситься с использованием формирователя 107 задержки управляющей логики 104, проиллюстрированной на фиг. 21. Это может требоваться, как пояснено, поскольку повторное 3R-формирование может занимать больше времени, чем время, которое требуется для прохождения всего сигнала через оптоволокно.
[00194] Например, алгоритм для асинхронного повторного формирования может использовать поток диспетчеризации сигналов, который диспетчеризует операции повторного формирования на основе доступности необходимых субкомпонентов, и отдельный рабочий поток, который передает сигналы в формирователь 107 задержки, когда диспетчеризованные задачи повторного формирования должны выполняться. Поток диспетчеризации может диспетчеризовать повторное формирование блока данных, который повторно сформирован самым последним в следующий доступный оптимальный момент, далее продолжать диспетчеризовать повторное формирование для следующего самого последнего повторно сформированного блока данных и т.д. Если все компоненты доступны, например, поскольку в данный момент операция повторного формирования, записи или стирания не диспетчеризуется, следующий такой оптимальный момент может заключаться в том, чтобы выполнять этап приема в следующий раз, когда рассматриваемый блок данных проходит через ответвитель 101, после чего выполняется стирание блока данных в следующий раз, когда блок данных проходит через модуль 103 стирания, и затем повторная передача данных, сохраненных в 3R-буфере 126, которые поступают, когда в следующий раз проходит новый пустой временной квант. Этот конечный этап может разбиваться на несколько этапов, совмещенных для каждого прохода, например, поскольку модулятор 113 сигналов содержит меньшее число модуляторов, чем число мультиплексированных каналов, сохраненных посредством системы, либо поскольку модулятор, который записывает в конкретный канал, уже диспетчеризован для другой операции. Следовательно, планировщик должен диспетчеризовать этапы с рабочим потоком, который должен передавать сигналы в формирователь 107 задержки надлежащим образом.
[00195] Следующий блок данных, который поток диспетчеризации диспетчеризует для повторного формирования ("самый последний блок данных"), может диспетчеризоваться с возможностью выполняться до повторного формирования диспетчеризованного предыдущего блока данных, одновременно с повторным формированием предыдущего блока данных или с этапами повторных формирований обоих блоков данных, выполняемыми с перемежением, вместо строгого придерживания успешного повторного формирования предыдущего блока данных. Таким образом, управление повторным формированием может выполняться таким асинхронным способом. Также предусмотрены другие алгоритмы для диспетчеризации повторных формирований. Более плотное использование различных ресурсов может получаться посредством приоритезации операций, которые могут выполняться более быстро, вместо диспетчеризации операций в вышеуказанном последовательном порядке диспетчеризации. Один пример такого алгоритма может использовать нелинейный алгоритм подбора, например, способ Левенберга-Марквардта, чтобы максимизировать использование ресурсов, чтобы минимизировать время, требуемое для того, чтобы повторно формировать все блоки данных. Аналогично, могут использоваться другие потоковые структуры, включающие в себя параллельную диспетчеризацию и однопоточную комбинированную диспетчеризацию и операции. Алгоритм для записи данных в систему может аналогично выбирать блоки данных, в которые следует записывать новые данные, на основе оптимизации использования ресурсов или на основе минимизации времени повторного формирования.
[00196] CRC 123 может выполнять контроль циклическим избыточным кодом, чтобы обеспечивать целостность данных только для блока данных, для которого 3R выполняется или который считывается. Таким образом, система имеет достаточное время для того, чтобы проводить проверку целостности, а также формировать часть сигнала, соответствующую блоку данных. CRC может выполнять этот каждый раз, когда 3R выполняется для блока данных. Хотя поясняются в качестве электрических соединений или линий, следует понимать, что линия 122 и другие линии могут предоставляться в качестве шин или могут обмениваться данными через радиочастотное или другое частотное электромагнитное излучение, оптические сигналы и т.п.
[00197] Согласно аспекту раскрытия сущности, каждый блок данных может тегироваться с помощью "заголовка" или других форм тегирования, которые идентифицируют блок, и заголовок может кодироваться с блоком данных в качестве части тракта передачи сигналов через рециркуляционный контур 100. В этом варианте осуществления, таблица 106 адресов предпочтительно поддерживает ассоциирование между тегом, к примеру, идентификационным номером, записываемым в заголовок блока данных, и пользователем для электронной связи, ассоциированной с пользователем. Таким образом, блок данных с корректным заголовком должен считываться из рециркуляционного контура 100 и предоставляться на вывод для последующей обработки. Альтернативно блок данных может сохраняться временно в выходном буфере 47, например, чтобы координировать вывод с предоставленным тактовым сигналом. Такое управление данными, включающее в себя таблицу 106 адресов, может предоставляться за пределами системы, и управляющая логика 104 может принимать только информацию заголовка, так что управляющая логика 104 может возвращать блок данных, соответствующий запрашиваемому заголовку. Для ясности, "заголовок" может означать любую другую форму тегирования.
[00198] Коммутатор 125 может управлять, на основе управляющего сигнала, принимаемого через электрическое соединение 126, тем, выводятся или нет данные 124 через выходной штырьковый вывод 145, 146 за пределы системы 99 хранения данных, например, в ответе на запрос на данные, принимаемый от пользователя или подаваемый в 3R-буфер 126 через соединение 128 для повторного 3R-формирования, на основе управляющего сигнала 126. Вместо непосредственного вывода данных, данные могут сохраняться в выходном буфере 47 до момента запроса.
[00199] 3R-буфер 126 может запоминать данные при ожидании задержанных импульсов 127 из формирователя 107 задержки, чтобы надлежащим образом синхронизировать по времени процесс повторного 3R-формирования (т.е. "повторное усиление, повторная временная синхронизация и восстановление исходной формы"). В этом варианте осуществления, повторное 3R-формирование может осуществляться посредством приема сигнала, его стирания и его повторной передачи в качестве нового сигнала. Тем не менее, предусмотрены альтернативные 3R-способы, такие как полностью оптическое повторное формирование. Для каждого семейства блоков данных, которые совместно используют временной квант (каналов передачи сигналов, которые совместно используют временной квант), все семейство может подаваться в 3R-буфер 126. Затем сигнал для того временного кванта может стираться с использованием линии 128 передачи задержанных импульсов стирания. Задержанные импульсы, отправленные через электрическое соединение 127, могут инициировать повторную передачу в подходящее время. 3R-буфер 126 также может служить аналогичной цели в ходе процесса записи посредством запоминания данных, которые должны повторно формироваться в результате стирания временного кванта, чтобы очищать временной квант для записи, если используется такая реализация модуля стирания. В этом случае, задержанный импульс стирания, возможно, не должен передаваться через 128, а вместо этого считывание 3R-буфера 126 выполняется после полной передачи входных битов. Другое варьирование включает в себя использование схемы адресации в 3R-буфере 126 таким образом, что данные в 3R-буфере 126 могут выводиться в любом выбранном порядке, обеспечивая более быструю асинхронную реализацию перезаписи нескольких блоков данных сразу.
[00200] Как пояснено, задержанные импульсы могут передаваться через электрическое соединение 127 из формирователя 107 задержки, чтобы инициировать передачу данных в 3R-буфере 126, формироваться аналогично задержанным импульсам, передаваемым через линию 108, чтобы инициировать запись из входного буфера 110. Им может предшествовать задержанный импульс на линии 108b передачи задержанных импульсов стирания, чтобы стирать подходящий временной квант, за исключением случая окончания операции записи, причем в этом случае временной квант уже очищен, и импульсы формируются, чтобы повторно передавать данные сразу после завершения передачи требуемых входных битов.
[00201] Задержанные импульсы, как пояснено, также могут передаваться из формирователя 107 задержки через электрическое соединение 108b, чтобы инициировать стирание требуемых временных квантов с использованием модуля 103 стирания либо в качестве части повторного 3R-формирования, либо в качестве операции стирания, чтобы стирать данные защищенно и постоянно. Данные могут стираться после того, как они более не используются, либо они в конечном счете создают помехи другим сигналам вследствие вызванного дисперсией расширения, хотя это может наиболее легко осуществляться за счет просто не выполнения повторного 3R-формирования для них в следующий раз, когда их временной квант повторно формируется.
[00202] Линия 129 передачи данных очистки может управлять мощностью процесса повторного 1R-формирования через инвертор. Если эта линия задается как "1", повторное 1R-формирование должно отключаться таким образом, что усиление сигнала в контуре должно прекращаться, и данные, переносимые в нем, должны уничтожаться быстро, защищенно и необратимо.
[00203] Фиг. 22 представляет собой пример непрерывного рециркуляционного контура для хранения данных, например, в качестве контура 100 на фиг. 21, в котором катушка оптоволокна 13 используется в качестве волновода. Немодулированный оптический сигнал может предоставляться в модулятор 113 сигналов посредством источника 1 света, который может представлять собой волоконный лазер. Альтернативно, источник 1 света может непосредственно модулироваться, заменяя модулятор 113 сигналов. Например, если источник света представляет собой полупроводниковый резонаторный лазер, сигнал может модулироваться посредством модуляции тока накачки.
[00204] Станция 102 повторного 1R-формирования может представлять собой волоконный лазерный усилитель или может заменяться с использованием распределенной системы с регулируемым коэффициентом усиления вдоль оптоволокна 12. Например, может использоваться распределенное рамановское усиление или оптическое параметрическое усиление. Волоконно-оптическая катушка 13 может представлять собой наноструктурированный волоконно-оптический волновод. "Наноструктурированные оптоволокна" могут иметь радиальный профиль показателя преломления, спроектированный таким образом, что моды ограничены относительно небольшой площадью, при одновременном использовании относительно большого внешнего радиуса, так что волокно не является одномодовым. В качестве наноструктурированных оптоволокон, предусмотрены семейства технологий, включающие в себя, например, "кольцевое волокно", имеющее первую область, вторую область и третью область, причем первая область представляет собой цилиндр, вторая область представляет собой цилиндр с радиусом, превышающим радиус первой области, и охватывает первую область, и третья область представляет собой цилиндр с радиусом, превышающим радиус второй области, и охватывает первую и вторую области, так что вторая область имеет оптический показатель преломления, превышающий показатель преломления первой и второй областей. Первая область может представлять собой воздух или волокно. "Вихревое волокно" имеет первую область, вторую область и третью область и четвертую область, причем первая область представляет собой цилиндр, вторая область представляет собой цилиндр с радиусом, превышающим радиус первой области, и охватывает первую область, третья область представляет собой цилиндр с радиусом, превышающим радиус второй области, и охватывает первую и вторую области, и четвертая область представляет собой цилиндр с радиусом, превышающим радиус первой области и радиус второй области, и охватывает первую, вторую и третью области, и причем первая область и третья область имеют оптический показатель преломления, превышающий показатель преломления второй и четвертой областей. "Многожильное волокно" (также называемое "супермодовым волокном" или "фотонным светящимся волокном") имеет, по меньшей мере, две непересекающихся области жилы и область оболочки, причем области жилы являются цилиндрическими, и область оболочки представляет собой цилиндр с радиусом, превышающим радиус любой из областей жилы, и область оболочки охватывает все области жилы, и причем области жилы имеют оптический показатель преломления, превышающий показатель преломления области оболочки. "Оптический провод" имеет первую область, которая представляет собой цилиндр с показателем преломления, превышающим показатель преломления воздуха (при этом воздух выступает в качестве оболочки). Кроме того, "фотонное кристаллическое волокно", которое изготовлено из большого числа открытых цилиндров или других открытых форм, таких как многоугольники или звезды, зачастую с варьирующимися радиусами, заполненных воздухом или стеклом с более низким показателем преломления, зачастую с центральной областью, заполненной стеклом с высоким показателем преломления. Оптоволокно 12 или катушка оптоволокна 13, например, могут представлять собой гранулированное SMF 28 или некоторый его эквивалент; тем не менее, также может использоваться PM-волокно, например, чтобы увеличивать коэффициент угасания модулятора. Система 8 управления может быть аналогичной системе, проиллюстрированной на фиг. 21. Модуль 103 стирания и/или модулятор 113 сигналов могут включать в себя модулятор(ы) 14 интенсивности Маха-Цандера (MZ) и контроллер(ы) 5 поляризации, как проиллюстрировано на фиг. 23, с/без усилителя, управляемого посредством системы 8 управления через электрическое соединение 10. Система 8 управления может включать в себя управляющую логику 104, таблицу 106 адресов, формирователь 107 задержки и другие такие компоненты.
[00205] Фиг. 23 иллюстрирует пример модуляции сигналов, например, в качестве модулятора 113 сигналов и/или модуля 103 стирания. Во-первых, поляризация (т.е. волноводная или волоконная мода) входящего оптического сигнала может управляться посредством контроллера 5 поляризации. В предпочтительном варианте осуществления, это осуществляется посредством встроенного контроллера волоконной поляризации. Этот элемент может не требоваться, если волокно или волновод 9 представляет собой PM-волокно. Аналогично, контроллер 5 поляризации может быть необязательным, если система модифицирована для мультиплексирования с пространственным разделением каналов (SDM), либо если используется модулятор 14, который не зависит от поляризации.
[00206] Оптический модулятор 14 интенсивности может представлять собой модулятор интенсивности Маха-Цандера (MZ), который принимает электронное управляющее напряжение из формирователя 24 RF-сигналов управления через электрическое соединение 22, который возбуждается посредством сигнала из системы 8 управления через соединение 20, которое может представлять собой элемент электрического соединения 10 на фиг. 22. Он может заменяться посредством отличающегося электрооптического модулятора (EOM), акустооптического модулятора (AOM) или другого модулятора, такого как электропоглотительный модулятор (EAM). Для других схем манипуляции, например, PSK, вместо этого может использоваться фазовый модулятор.
[00207] Оптический усилитель может предоставлять коэффициент усиления, чтобы управлять мощностью сигнала. Оптические развязки 15 и 17 могут использоваться для того, чтобы предотвращать обратные отражения, которые могут вызывать нестабильность усилителя. Второй оптический модулятор 18, с ассоциированными формирователем 25 RF-сигналов управления и электрическим соединением 21, могут предоставлять больший коэффициент угасания в модулированном сигнале, чем один модулятор, например, чтобы предоставлять лучшее дифференцирование единиц и нулей.
n
i
[00208] Фиг. 25 иллюстрирует пример рециркуляционного непрерывного контура для хранения данных в движении с использованием мультиплексирования с разделением каналов по длине волны (WDM) для системы 99a и иллюстрирует схему, в которой отдельные каналы могут стираться без стирания каналов в идентичном временном кванте. Демультиплексор 31 с разделением каналов по длине волны демультиплексирует сигнал, проходящий из оптоволокна 12 (или другого волновода). Сигнал включает в себя n отличающихся длин λ волн, представляющих n отличающихся волоконных каналов, причем каждый канал переносит только одну длину волны, λ. Это может быть реализовано посредством матричной волноводной решетки (AWG) или посредством n различных сплавных волоконных ответвителей, которые являются конкретными для длины волны и являются каскадными последовательно вдоль длины оптоволокна 12. Хотя схематично показана на фиг. 25 как позиционируемая в качестве части рециркуляционного контура 100, следует понимать, что WDM-схема 98a может позиционироваться за пределами рециркуляционного контура таким образом, что мультиплексированный сигнал WDM-схемы 98a может быть введен в рециркуляционный контур 100 посредством одного или более ответвителей сигналов.
i
n
[00209] Мультиплексор 32 с разделением каналов по длине волны комбинирует или мультиплексирует n отличающихся волоконных каналов, каждый канал для одной длины волны, λ, в одно волокно или волновод. Мультиплексированный сигнал в силу этого может сохранять информацию в n отличающихся длин λ волн. Это может реализовываться, например, в качестве n различных сплавных волоконных ответвителей 101-1, 101-2,..., 101-n, которые являются конкретными для длины волны и являются каскадными последовательно вдоль оптоволокна 12, либо в качестве интегрированного устройства, аналогичного AWG или эквивалентной технологии.
i
[00210] Фиг. 25 иллюстрирует элементы, которые описывают n каналов длины волны, индексированных как "номер элемента/номер канала". Таким образом, 33-й элемент в четвертом канале должен упоминаться как 33-4. 102-i представляет собой станцию повторного 1R-формирования для сигнала с длиной λ волныв канале i. Некоторые подробности этого можно видеть на фиг. 26. Согласно примеру, предоставленному на фиг. 25, может предоставляться выравнивание между длинами волн, при котором каждый канал нормализуется до предварительно определенной мощности, независимо от мощности, предоставленной в другие каналы. Такой канально-нормализованный коэффициент усиления может быть активным или пассивным. Система управления сигналами может предоставлять активное выравнивание всех каналов с использованием дополнительных электрических соединений.
i
[00211] Модулятор 103-i потерь при полном обходе может представлять собой мультиплексированную реализацию модуля 103 стирания, проиллюстрированного на фиг. 21, и может реализовываться согласно чертежу 23. Модулятор 103-i потерь при полном обходе стирает данные с длиной λ волныв канале i сигнала.
i
i
i
[00212] Ответвитель 101-i сигналов может представлять собой компонент ответвителя 101 сигналов, проиллюстрированного на фиг. 21, и может вводить сигнал, переносящий часть данных с длиной λ волны,в канал i и из канала i с использованием двух вводов a и b и выводов c и d. Это может осуществляться с использованием сплавных волоконных ответвителей с использованием затухающего связывания направленных волн, например, с длиной волны связывания в λ. Источник 1-i света может предоставлять модулированный или немодулированный оптический сигнал с длиной λ волны.
i
[00213] Модуляция сигналов каждого канала может выполняться посредством модулятора длины λ волны, подробности показаны на фиг 23. DAQ 120-i демодулирует сигнал в канале i в электрические сигналы, например, с использованием фотодиода. Альтернативно, могут использоваться другие средства демодуляции.
[00214] Фиг. 26 является подробной схематичной иллюстрацией примера модуля повторного 1R-формирования, например, 102 на фиг. 21 или 22 либо 102-i на фиг. 25. Оптический усилитель 46, например, легированный волоконный усилитель, усиливает сигнал в релевантном канале. Коэффициент усиления этого усилителя должен выбираться с возможностью полностью компенсировать потери при полном обходе и, возможно, должен предоставляться в нескольких отдельных стадиях. Оптические развязки могут использоваться для того, чтобы предотвращать обратные отражения, которые могут вызывать нестабильность усилителя.
[00215] Могут использоваться нелинейный фильтр 48 интенсивности либо эквивалентные активные и/или пассивные средства управления и/или стабильности. Нелинейный фильтр 48 интенсивности предоставляет более высокие потери для сигналов с очень низкой или очень высокой интенсивностью. Это предоставляет активное и/или пассивное управление интенсивностью сигнала, чтобы стабилизировать процесс повторного 1R-формирования для универсального, управляемого, неопределенного поддержания пиковой интенсивности сигналов в волоконном контуре, как проиллюстрировано на фиг. 30 и 31. Альтернативно, пример активной реализации фильтра 48 может включать в себя 99%/1%-ый сплавной волоконный ответвитель, измеритель мощности, соединенный с 1%-ым каналом упомянутого ответвителя, и переменный оптический ослабитель, такой как EAM, возбуждаемый посредством системы управления. Например, дискретный контроллер с пропорционально-интегрально-дифференциальным управлением (PID) с применением в качестве ввода текущей и предыдущей мощности данного блока данных может использоваться для того, чтобы управлять либо коэффициентом усиления усилителя 46, например, посредством модуляции тока накачки усилителя 46, либо потерями, например, с использованием электропоглотительного модулятора (EAM).
[00216] Фиг. 27 является схематичной иллюстрацией примера системы хранения данных с использованием SDM 99b (или мультиплексирования с разделением по модам каналов, MDM). Катушка 52 многомодового оптоволокна (MMF) распространяет сигналы в различных пространственных модах, таких как моды переноса орбитального углового момента (OAM), способом, который обеспечивает эффективное различение между каналами с достаточно низкими перекрестными помехами, с тем чтобы обеспечивать практичность системы. Это может быть реализовано посредством заказного наноструктурированного волокна, сконструированного с возможностью минимизировать распределенное и возмущающее связывание мод между различными модами (т.е. каналами). Например, многомодовое оптоволокно 53 и катушка 52 многомодового оптоволокна могут представлять собой вихревое волокно, многожильное волокно (включающее в себя супермодовое волокно и фотонные светящиеся волокна), оптический провод, фотонное кристаллическое волокно и/или любую другую форму волокна или волновода с требуемыми свойствами. Цифровые технологии cо многими входами и многими выходами (MIMO) могут использоваться для того, чтобы демультиплексировать в цифровой форме пространственные моды, которые смешаны посредством связывания во время распространения. Такой подход может влечь за собой преобразование в цифровой сигнал каждый полный обход. Альтернативно, модоселективный ответвитель 54-i может быть сконструирован с возможностью быть нечувствительным к длине волны и/или может использовать другой способ связывания, отличный от сплавных волоконных ответвителей. Контроллер 5-i поляризации перед каждым ответвителем 54-i может требоваться или не требоваться в зависимости от конструктивного решения для ответвителя 54-i и многомодового волокна 53. Например, если многомодовое волокно обеспечивает различение мод посредством предотвращения межмодального смешения во время распространения, то контроллер 5-i поляризации не требуется. Тем не менее, если многомодовое волокно обеспечивает различение мод посредством MIMO-технологии, контроллер 5-i поляризации может требоваться, и фактически контроллер 5-i поляризации может непосредственно использоваться в качестве средства различения мод в некоторых многомодовых волокнах вместо обеих технологий на основе наноструктурированных волокон и MIMO-технологий. Аналогично, некоторые конструктивные решения ответвителя 54-i могут требовать контроллера поляризации, вставленного в одномодовое волокно 9 перед вводом a ответвителя. Если многомодовое оптоволокно 53 или катушка 52 многомодового оптоволокна представляет собой поддерживающие поляризацию или наноструктурированные волокна, сконструированные с возможностью предотвращать связывание мод, то они должны иметь идентичный тип волокна.
[00217] Сплавной волоконный ответвитель 54-i включает в себя два ввода (a и b) и два вывода (c и d), чтобы связывать одну конкретную пространственную моду, направленную посредством MMF 53 на конкретной частоте, с одномодовым оптоволокном 9 (SMF), таким как гранулированное SMF 28 (или другой тип волновода) с некоторым обоснованным коэффициентом связывания. Оптический модулятор 103 интенсивности может использоваться для того, чтобы стирать целевые сигналы или части сигналов. Может использоваться интерферометр Маха-Цандера. Управление этим компонентом выполняется через систему 8 управления и электрическое соединение 10.
[00218] Повторный усилитель 102 может быть практически аналогичным повторному усилителю, используемому в других вариантах осуществления, как проиллюстрировано на фиг. 26. Должны выбираться различные компоненты, например, многомодовое волокно 12, согласованное с катушкой 53 волокна, вместо одномодового волокна. Волоконные усилители 46 на основе этого идентичного заказного наноструктурированного MMF 53, легированного с помощью усиливающей среды, например, эрбия, продемонстрированы и могут использоваться для того, чтобы предоставлять коэффициент усиления во все моды одновременно с низким коэффициентом дифференциально-модового усиления (DMG). Тем не менее, могут использоваться другие усилители, включающие в себя, но не только, SMF EDFA совместно с мультиплексорами и демультиплексорами. Нелинейный фильтр 48 (или эквивалентное активное или пассивное средство управляющего выравнивания) так же может быть практически аналогичным, но может требовать других вариантов выбора компонентов и/или может требовать дополнительного предоставления дифференциально-модовых потерь (DML) через активные или пассивные средства, чтобы компенсировать DMG в усилителе 46.
[00219] Фиг. 28 иллюстрирует пример системы 99c хранения данных на основе мультиплексирования с разделением каналов по направлению распространения (DDM), согласно аспекту раскрытия сущности. Более высокая пропускная способность для системы 99c хранения данных в движении может предоставляться, за счет использования отсутствия отличающегося начала и окончания рециркуляционного непрерывного контура.
[00220] В частности, сигнал, который должен быть введен, может разбиваться на первую часть, которая должна распространяться по часовой стрелке, и вторую часть сигнала, распространяющуюся против часовой стрелки. Таким образом, компоненты дублированы как два встречно-распространяющихся канала с соответствующими индексами, т.е. канал 1 по часовой стрелке и канал 2 против часовой стрелки. DDM может предоставляться в дополнение к одной или более дополнительных схем мультиплексирования.
[00221] Как проиллюстрировано на фиг. 28, первый ответвитель 61 вводит сигнал, распространяющийся по часовой стрелке, в волноводный контур 12 через соединение a первого ответвителя 61 и удаляет сигнал, распространяющийся против часовой стрелки, из него через соединение b ответвителя 61. Сплавной волоконный ответвитель с использованием затухающего связывания направленных волн может быть предпочтительным. Аналогично, второй ответвитель 62 вводит сигнал, распространяющийся против часовой стрелки, в волноводный контур 12 через соединитель второго ответвителя и удаляет сигнал, распространяющийся по часовой стрелке, из волноводного контура 12. Ответвители 61 и 62 работают совместно для того, чтобы мультиплексировать одновременно DDM-сигналы, и вместе служат в качестве одиночного ответвителя 101 сигналов по фиг. 21.
[00222] Дополнительно, ответвители 63, имеющие ввод C, вывод B и двунаправленное соединение A, могут предоставляться для того, чтобы разделять входные и выходные компоненты. Оптические развязки 64 могут предоставляться для того, чтобы предотвращать перекрестные помехи канала передачи сигналов.
[00223] Чтобы компоновать один вариант осуществления, технологии WDM, SDM и DDM, проиллюстрированные на фиг. 25, 27 и 28, могут комбинироваться в одну систему с использованием всех трех схем, а также других возможных схем, одновременно. Для этого, ответвитель 101-i сигналов в каждом канале длины волны, проиллюстрированном на фиг. 25, может заменяться, согласно аспекту раскрытия сущности, матрицей сплавных волоконных ответвителей, как проиллюстрировано, например, на фиг. 27, что включает в себя замену каждого компонента 1-i - 11-i матрицей таких компонентов для каждой моды. Помимо этого, дополнительные схемы мультиплексирования могут добавляться с использованием технологии мультиплексирования с разделением каналов по направлению (DDM) вместе с другими способами модуляции, чтобы обеспечивать дополнительную емкость хранения посредством предоставления нескольких битов в каждом сигнале. Например, квадратурная модуляция (QAM) или квадратурная фазовая манипуляция (QPSK). В варианте осуществления в свободном пространстве, комбинация мультиплексирования с разделением каналов по поляризации и SDM может быть необходимой для того, чтобы достигать пропускной способности, эквивалентной SDM-мультиплексированию с разделением каналов по волоконной моде, поскольку в пространственных модах в свободном пространстве отсутствует внутренняя поляризация, которую имеют волноводные моды, к примеру, волоконно-оптические моды.
[00224] Фиг. 30 иллюстрирует пример нелинейного фильтра, который предоставляет стабильность пассивным способом, чтобы управлять коэффициентом усиления при полном обходе сигнала в контуре и уменьшать уровень шума, который может в противном случае накапливаться в контуре. Уменьшение уровня шума может осуществляться посредством насыщаемого поглотителя 140. Эталон 141 с низкой четкостью, изготовленный из материала с высоким оптическим эффектом Керра (например, SbSI, Zn, Se или GaAs), может использоваться для того, чтобы предоставлять стабилизацию коэффициента усиления. Эталон может быть настроен таким образом, что при низких интенсивностях, он имеет 100%-й коэффициент пропускания, т.е. длина волны или набор длин волн представляют собой резонансные длины волн материала. Тем не менее, по мере того как повышается интенсивность импульса, показатель преломления материала может изменяться, за счет этого изменяя коэффициент пропускания эталона. Отраженная мощность затем может поглощаться посредством оптической развязки 14.
[00225] Фиг. 31A-F иллюстрируют пример того, как нелинейный фильтр, проиллюстрированный в качестве примера на фиг. 30, предоставляет стабильность для управления коэффициентом усиления при полном обходе, и того, как он может быть настроен. На фиг. 31A, коэффициент усиления сигнала проиллюстрирован для типичного лазерного усилителя. Фиг. 31B иллюстрирует различные пассивные элементы в системе, включающие в себя ответвитель сигналов или ответвители сигналов, концевые фасеты и модуляторы, которые предоставляют линейные потери. Фиг. 31C иллюстрирует то, что насыщаемый поглотитель предоставляет потери способом, идентичным способу, которым усилитель сигналов предоставляет коэффициент усиления; тем не менее, по практическим причинам, как пояснено ниже, насыщаемый поглотитель может выбираться с более высокими потерями, чем коэффициент усиления усилителя сигналов, и с гораздо более низкой точкой насыщения.
Фиг. 31D иллюстрирует нелинейный эталон, который предоставляет коэффициент отражения согласно формуле:
, (6)
где  является четкостью эталона, k является волновым числом света, l является длиной эталонного резонатора, и I является интенсивностью сигнала
[00226] Фиг. 31E иллюстрирует то, что без фильтра, весь шум усиливается, и стабильность может достигаться только в области насыщения усилителя. Попытка управлять коэффициентом усиления на более низком уровне посредством настройки  может быть по сути нестабильной, поскольку даже если он является немного положительным, он может приводить в область насыщения усилителя, а если он является даже немного отрицательным, сигнальный импульс может затухать до нуля.
c
[00227] Фиг. 31F иллюстрирует управление стабильностью и уменьшение уровня шума при добавленном нелинейном фильтре. При добавленном фильтре, во-первых, низкоуровневый шум, который меньше насыщенности насыщаемого поглотителя, I, испытывает потери при полном обходе. Во-вторых, стабильная точка может быть достигнута в точке в интенсивности до области насыщения усилителя, и это может регулироваться посредством регулирования этого фильтра. Соответственно, фильтр может настраиваться следующим образом:
[00228] Отсечка шума может быть настроена с возможностью более эффективно удалять шум посредством повышения насыщаемых потерь поглотителя, которые должны превышать . Тем не менее, она может быть настроена с понижением, чтобы уменьшать систематические потери при полном обходе, которые могут ограничивать производительность системы, либо может быть настроена с повышением, если шум формируется быстрее, чем он затухает.
[00229] Точка стабильности может быть настроена посредством регулирования четкости эталона или постоянной Керра эталона.
[00230] Если используются несколько равномерно разнесенных длин волн, длина эталона может быть настроена таким образом, что каждая длина волны представляет собой резонансную длину волны эталона.
[00231] Таким образом, стабильное нечувствительное к длине волны усиление (при конкретных дискретных длинах волн) может достигаться настраиваемым способом значительно ниже области насыщения лазерного усилителя, или одновременно, шум при передаче сигналов может уменьшаться.
[00232] Аналогичная фильтрация может выполняться для фазовой манипуляции или аналогичных схем фазочувствительной манипуляции, таких как QAM, с использованием фазочувствительных фильтров или фазочувствительного усиления. Согласно одному варианту осуществления, оптическое параметрическое усиление (OPA) с согласованной по фазе волной накачки и холостой волной может использоваться для того, чтобы предоставлять усиление селективно в сигналы, которые удовлетворяют условию согласования по фазе, заданному посредством сигнала и холостой волны, при предоставлении потерь в сигналы, которые сдвигаются от условия согласования по фазе более чем на π/2 радиан. В этой конфигурации, одна волна накачки может служить для нескольких сигналов, хотя эффекты межмодальных разностей в эффективном показателе преломления могут рассматриваться, чтобы обеспечивать то, что каждый сигнал имеет надлежащим образом согласованную по фазе холостую волну. Кроме того, для сигналов с различными длинами волн, должна предоставляться холостая волна с корректной длиной волны и фазой для каждого сигнала, что может соответствовать обычной взаимосвязи . Аналогично, схемы с несколькими волнами накачки могут использоваться для того, чтобы предоставлять различную длину волны и/или условия согласования по фазе. Альтернативно, могут использоваться две волны накачки с различными длинами волн со взаимосвязью . В таком случае, холостая волна может не требоваться, поскольку фактически каждый сигнал служит в качестве собственной холостой волны. Чтобы поддерживать взаимосвязь согласования по фазе волны накачки и холостой волны постоянной, волна накачки и холостая волна, возможно, должны периодически перефразироваться и/или заменяться. Это может осуществляться, например, посредством удаления их из контура каждый полный обход с использованием фильтра по длинам волн, который блокирует холостую волну(ы) и волну(ы) накачки, но не сигнал(ы), так что волна(ы) накачки и холостая волна(ы) могут постоянно предоставляться, например, посредством лазерного источника на незатухающих волнах (CW). Следовательно, такая холостая волна должна предоставлять усиление в сигналы любой фазы вместо предоставления фазоселективного усиления требуемым образом. Аналогично, холостая волна может иметь достаточную мощность для того, чтобы не допускать истощения (после рассмотрения коэффициента усиления, которому она подвергается из усиления сигнала). Другие фазочувствительные или фазоселективные элементы могут предоставлять идентичную или аналогичную функциональность, к примеру, синхронизированный внешним сигналом волоконный усилитель.
[00233] В другом варианте осуществления, рециркуляционный контур может содержать оптический резонатор, который сохраняет данные. Фиг. 32A иллюстрирует пример, в котором этот резонатор может формироваться посредством двух или более пар "приемное устройство-передающее устройство" "отражатель A" и "отражатель B", каждая из которых может выступать в качестве отражателя, чтобы поддерживать данные, сохраненные в пучках 156 света, между собой. С использованием аналогичных компонентов с системами, описанными выше, оптический сигнал может формироваться посредством источников 1A и 1B света, который затем может модулироваться посредством модуляторов 113A и 113B сигналов и передаваться в приемное устройство 120B или 120A сигналов, которое может демодулировать сигнал и преобразовывать его в электрические данные. Системы 8A и 8B управления могут селективно управлять приемом и повторной передачей данных, так может не возникать необходимости в модуле 103 стирания. Аналогично, сигнал может полностью повторно формироваться каждый раз, когда он принимается и повторно передается, так что может не возникать необходимости в модуле 102 преобразования и согласования сигналов. Ответвление данных в качестве электрического сигнала и/или выполнения операций с данными, таких как считывание, запись или стирание, может выполняться или в одном или в обоих отражателях с использованием способов, аналогичных способам, описанным выше. Аналогично, коррекция ошибок может применяться в обоих отражателях, в одном отражателе или прерывисто. Мультиплексирование может добавляться с использованием матрицы приемных устройств и передающих устройств или посредством добавления дополнительных элементов мультиплексирования и демультиплексирования, как проиллюстрировано на фиг. 29.
[00234] Альтернативно, оборачивание сигнала может осуществляться посредством зеркал, как проиллюстрировано на фиг. 32B. В этом варианте осуществления, сигнальный пучок 156 может перемещаться в обоих направлениях, а в другом варианте осуществления, может перемещаться в нескольких направлениях или в одном направлении. Сигнальный пучок 156 может сохраняться в отражательном резонаторе с использованием двух зеркал 152, чтобы поддерживать пучок в резонаторе. Зеркала 152 могут быть сконструированы с возможностью стабильно поддерживать пучок в резонаторе, для чего известно множество способов. Аналогично волоконному варианту осуществления, модуль 103 стирания для того, чтобы стирать сигналы, и модуль 102 преобразования и согласования сигналов, содержащий усиливающую среду 153 и нелинейный фильтр 48, могут предоставляться в резонаторе. Нелинейный фильтр 48 может быть активным или пассивным, как описано выше, и может предоставлять стабильность коэффициента усиления и потерь при полном обходе и/или уменьшение уровня шума.
[00235] Входной сигнал 158 может ответвляться в систему, и выходной сигнал 159 может ответвляться из системы с использованием, например, расщепителя 160 пучка, который может выполнять функцию, идентичную функции ответвителя 101 на фиг. 21, 22, 25 и 27. Альтернативно, одно или более зеркал 152 могут быть частично пропускающими, так что соответствующая доля сигнала 156, сохраненного в резонаторе, ответвляется через упомянутое частично пропускающее зеркало каждый полный обход. Формирование сигналов и обнаружение сигналов может осуществляться способом, аналогичным фиг. 22, с использованием лазерного источника 1 и модулятора 113 сигналов для того, чтобы записывать данные в систему, и сигнального демодулятора 120 для того, чтобы демодулировать выходной сигнал 159. Оптическая развязка 64 может предоставляться для того, чтобы предотвращать вход отражаемых в обратном направлении пучков в формирователь 1 сигналов.
[00236] Предусмотрено множество других конструктивных решений и размеров резонатора. Например, резонатор может включать в себя множество плоских зеркал и/или линз с параболическим зеркалом на каждом конце, что позволяет предоставлять стабильность управления пучком. В другом примере, резонатор может формироваться с использованием одной или более неплоских отражающих поверхностей, которые отражают сигнальный пучок 156 несколько раз каждый полный обход. На фиг. 32C проиллюстрирован пример, в котором резонатор может представлять собой одну эллипсоидальную искривленную отражающую поверхность 162. В этом варианте осуществления, входной/выходной ответвитель может представлять собой частично пропускающую часть 161 отражающей поверхности 162, которая обеспечивает входной пучок 163 в резонатор и ответвляет соответствующую долю мощности в резонаторе каждый полный обход в качестве выходного пучка 164, аналогично ответвителю 101 на фиг. 21. Входной пучок 163 и выходной пучок 164 могут формироваться и приниматься с использованием идентичного способа, описанного выше. Чтобы предоставлять стирание и преобразование и согласование сигналов, элементы могут вставляться в резонаторе в тракт сигнального пучка, например, модуль 103 стирания и усиливающая среда 153. Нелинейный фильтр 48 или элементы мультиплексирования могут предоставляться так, как описано выше.
[00237] Настоящая система, способ и устройства могут реализовываться с использованием компонентов, реализованных в качестве аппаратных средств, программного обеспечения, микропрограммного обеспечения или комбинации вышеприведенного, и могут реализовываться в одной или более компьютерных систем или других систем обработки, так что операция человеком может не требоваться. Компьютер или компьютерные системы, которые реализуют компоненты земной станции 20a, b и которые реализуют контроллеры спутников, приемо-передающих устройств на земной станции 20a, b и на спутниках, формирователей и повторных формирователей электромагнитных сигналов и т.п., могут включать в себя или предоставляться в качестве одного или более процессоров в одном или более модулей для осуществления способа согласно настоящему раскрытию сущности. Один или более, или все эти компьютеры или процессоры могут быть доступными через Интернет либо другие сети и/или средства связи. Два или более из этих модулей или компонентов этих модулей могут приводиться в исполнение в или выполняться посредством процессов, запущенных на одном устройстве или на последовательности таких устройств, например, в качестве одного или более смонтированных в стойке устройств. Интерфейс связи с земной станцией 20a, b, описанный в данном документе, может включать в себя проводную или беспроводную интерфейсную связь и может обмениваться данными через провод, кабель, оптоволокно, телефонную линию, линию сотовой связи, спутниковое соединение, линию радиочастотной связи, такую как Wi-Fi, либо другие такие каналы и сети связи, включающие в себя беспроводную или проводную связь, либо через комбинацию вышеприведенного.
[00238] Хотя настоящее изобретение описывается относительно конкретных вариантов осуществления, множество других варьирований и модификаций и других вариантов использования должно становиться очевидным для специалистов в данной области техники. Кроме того, компоненты либо другие конструкции (структуры) или системы, признаки или этапы, описанные относительно одной реализации, например, реализации в свободном пространстве на спутнике или судне, реализации в свободном пространстве в стойке или реализации в волноводе, также могут развертываться или использоваться относительно другой реализации. Компоненты, отмеченные в качестве части идентичной конструкции (структуры), могут комплектоваться в качестве отдельных компонентов или конструкций (структур), и компоненты, описанные в качестве отдельного комплекта, могут интегрироваться или предоставляться совместно. Кроме того, компоненты могут предоставляться удаленно от конструкций (структур), с которыми они логически ассоциированы или с которыми они непосредственно обмениваются данными.
[00239] Этапы, приводимые в последовательности, не должны обязательно выполняться в последовательности, не все этапы должны обязательно выполняться, и могут вставляться другие промежуточные этапы. Следовательно, настоящее изобретение должно быть ограничено не посредством конкретного раскрытия сущности в данном документе.