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外部和内部网络之间的光桥

申请号 CN201721267384.9 申请日 2017-09-29 公开(公告)号 CN207625561U 公开(公告)日 2018-07-17
申请人 谷歌公司; 发明人 C.顾; C.J.江; Z.张; J.侯;
摘要 一种方法包括在附着到 建筑物 (40)的基本透明表面(140)的外侧(142)的第一光终端(201)处从外部网络(102)接收光 信号 (10)。第一光终端包括被配置为接收第一光纤(12)的第一光纤端口(206)和光耦合到第一光纤端口的输出透镜(210)。第一光纤端口被配置为将 光信号 从外部网络路由到第一光终端。该方法还包括引导光信号经过延伸过基本透明表面的光链路(204)去往附着于基本透明表面的内侧(144)的第二光终端(202)。第二光终端包括输入透镜(212)和光耦合到输入透镜的第二光纤端口(208)。输入透镜被配置为通过光链路从第一光终端接收光信号。
权利要求

1.一种用于非侵入式地在外部网络和位于建筑物内部的无线网络的网络接口单元之间建立通信的系统,其特征在于,包括:
位于建筑物内的网络接口单元;
第一光终端,被配置为从外部网络接收光信号,所述第一光终端附着到建筑物的基本透明表面的外侧并且包括:
第一光纤端口,被配置为接收第一光纤,所述第一光纤被配置为将所述光信号从所述外部网络路由到所述第一光终端;和
输出透镜,光耦合到所述第一光纤端口并且限定光发送轴,所述输出透镜被配置为引导所述光信号经过光链路,该光链路延伸经过所述基本透明表面;以及第二光终端,其附着到所述基本透明表面的内侧,所述第二光终端包括:
输入透镜,光耦合到所述第一光终端的输出透镜并且被配置为通过所述光链路从所述第一光终端接收光信号;和
第二光纤端口,光耦合到所述输入透镜并且被配置为接收将所述第二光终端连接到所述网络接口单元的第二光纤,所述第二光纤被配置为将所述光信号从所述第二光终端路由到所述网络接口单元。
2.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述输入透镜限定与所述输出透镜的光发送轴基本同轴的光接收轴。
3.如权利要求1所述的系统,其特征在于,还包括位于所述建筑物外部、在所述建筑物和所述外部网络之间的分界点处的光网络单元,所述光网络单元被配置为将所述光信号从所述外部网络的光线路终端路由到所述第一光终端。
4.如权利要求3所述的系统,其特征在于,所述光网络单元通过端接于所述光网络单元处的光纤线路接收所述光信号。
5.如权利要求4所述的系统,其特征在于,还包括光耦合到所述光纤线路的放大器,所述光放大器被配置为将光入到所述光纤线路中以放大所述光信号。
6.如权利要求3所述的系统,其特征在于,所述光网络单元经由自由空间光束从所述外部网络的存在站点的已建立光纤点处的自由空间光终端接收所述光信号。
7.如权利要求3所述的系统,其特征在于,所述光网络单元包括光收发器,所述光收发器被配置为把通过所述第一光纤从所述外部网络接收的光信号发送到所述第一光终端的输出透镜。
8.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述第一光终端包括光耦合到所述第一光纤端口和所述输出透镜的光收发器,所述第一光终端被配置为:
接收通过第一光纤路由到所述第一光纤端口的光信号;并且
将所述光信号从所述光收发器发送到所述输出透镜。
9.如权利要求1所述的系统,其特征在于,还包括:
内部充电设备,位于所述建筑物的内部并且感应耦合到所述第一光终端的电源电路,所述内部充电设备包括发送感应线圈,该发送感应线圈被配置为生成用于将感应电通过所述基本透明表面发送到所述电源电路的电磁场
10.如权利要求9所述的系统,其特征在于,所述内部充电设备电连接到交流电源,所述交流电源位于所述建筑物的内部并且附着到所述基本透明表面的内侧,与所述外部网络接口单元成并置关系。
11.如权利要求9所述的系统,其特征在于,所述第一光终端的电源电路包括:
接收感应线圈,被配置为接收由所述内部充电设备的发送感应线圈通过电磁场发送的感应电力;以及
整流器,被配置为将所述感应电力转换成直流电力以为所述第一光终端的光收发器供电和/或为位于所述建筑物外部的客户住所设备供电。
12.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述网络接口单元被配置为:
把从所述第二光终端接收的光信号转换成电信号,所述电信号包含来自所述外部网络的数据的分组;并且
通过住宅网络将所述数据分组发送到位于所述建筑物内部的电子设备。
13.如权利要求12所述的系统,其特征在于,所述网络接口单元使用多用户多输入多输出波束形成,所述多用户多输入多输出波束形成被配置为向/从在所述建筑物内具有空间上分散的位置的多个电子设备发送/接收数据分组。
14.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述基本透明表面包括窗户
15.如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述光链路包括等于所述基本透明表面的厚度的距离。

说明书全文

外部和内部网络之间的光桥

技术领域

[0001] 本公开涉及用于在外部网络和住宅网络之间提供通信的光桥(optical bridge)。

背景技术

[0002] 光纤光通信是一种利用光纤作为通信信道将信息从源(发送器)传送到目的地(接收器)的新兴方法。无源光网络(passive optical network,PON)一般包括位于服务提供商中心局(例如,集线器)的光线路终端和靠近最终用户的数个光网络单元或光网络终端。这些光网络单元/终端提供与最终用户(例如,订户)相关联的住宅网络对PON的接入并且通常位于住宅网络和PON之间的分界点处。
[0003] 一般而言,光纤通信系统的安装包括物理地访问订户的建筑物或住所。这种物理访问可要求技术员进入建筑物、在墙上钻孔、在住所内部安装并试运转光纤和硬件,等等。没有这种物理访问,安装者就不能够部署或维护基础设施并且向最终用户启用服务订购。
物理访问要求可导致由于劳动的更高的部署成本、更低的客户满意度、更慢的部署过程以及由于在墙上钻孔来馈送光纤/线缆而导致的健康险。
实用新型内容
[0004] 本公开的一个方面提供了一种用于非侵入式地在外部网络和位于建筑物内部的无线网络的网络接口单元之间建立通信的方法。该方法包括在附着到建筑物的基本透明表面的外侧的第一光终端处从外部网络接收光信号。第一光终端包括被配置为接收第一光纤的第一光纤端口和光耦合到第一光纤端口并且限定光发送轴的输出透镜。第一光纤被配置为将光信号从外部网络路由到第一光终端。该方法还包括由第一光终端的输出透镜将光信号引导经过延伸过基本透明表面的光链路去往附着于基本透明表面的内侧的第二光终端。第二光终端包括:输入透镜,光耦合到第一光终端的输出透镜并且被配置为通过光链路从第一光终端接收光信号;和第二光纤端口,光耦合到输入透镜并且被配置为接收将第二光终端连接到位于建筑物内的网络接口单元的第二光纤。第二光纤被配置为将光信号从第二光终端路由到网络接口单元。
[0005] 本公开的实现方式可包括以下可选特征中的一个或多个。在一些实现方式中,输入透镜限定与输出透镜的光发送轴基本同轴的光接收轴。从外部网络接收光信号可包括通过第一光纤从位于建筑物外部、在建筑物和外部网络之间的分界点处的光网络单元接收光信号。光网络单元可被配置为将光信号从外部网络的光线路终端路由到第一光终端。光网络单元可通过端接于光网络单元的光纤线路接收光信号。光纤线路可光耦合到被配置为将光入到光纤线路中以放大光信号的放大器。在一些示例中,光网络单元经由自由空间光束从外部网络的存在站点的已建立光纤点处的自由空间光终端接收光信号。光网络单元可包括:光收发器,其被配置为把通过第一光纤从外部网络接收的光信号发送到第一光终端的输出透镜。
[0006] 在一些实现方式中,在引导光信号经过光链路之前,该方法可包括在第一光终端的光收发器处接收通过第一光纤被路由到第一光纤端口的光信号并且将光信号从光收发器发送到输出透镜。光收发器可以被光耦合到第一光纤端口和输出透镜。光收发器可包括用于将光信号发送到输出透镜的激光器或发光二极管。该方法还可包括在第一光终端的电源电路处从感应耦合到电源电路的内部充电设备接收感应电力。内部充电设备可位于建筑物的内部并且包括发送感应线圈,该发送感应线圈被配置为生成用于通过基本透明表面向电源电路发送感应电力的电磁场。内部充电设备可电连接到位于建筑物内部并附着到基本透明表面的内侧、与外部网络接口单元成并置关系的交流电源。
[0007] 在一些示例中,第一光终端的电源电路包括:接收感应线圈,被配置为接收由内部充电设备的发送感应线圈通过电磁场发送的感应电力;和整流器,被配置为将感应电力转换成用于为第一光终端的光收发器供电和/或为位于建筑物外部的客户住所设备供电的直流电力。网络接口单元可被配置为把从第二光终端接收的光信号转换成电信号并且通过住宅网络将数据分组发送到位于建筑物内部的电子设备。电信号可包含来自外部网络的数据的分组。网络接口单元可使用多用户多输入多输出波束形成,其被配置为向/从在建筑物内具有空间上分散的位置的多个电子设备发送/接收数据分组。基本透明表面可包括窗户。光链路可包括等于基本透明表面的厚度的距离。
[0008] 本公开的另一方面提供了一种用于非侵入式地在外部网络和位于建筑物内部的无线网络的网络接口单元之间建立通信的系统。系统包括:位于建筑物内的网络接口单元、被配置为从外部网络接收光信号的第一光终端、和附着到基本透明表面的内侧的第二光终端。第一光终端包括被配置为接收第一光纤的第一光纤端口和光耦合到第一光纤端口并且限定光发送轴的输出透镜。第一光纤端口被配置为将光信号从外部网络路由到第一光终端。输出透镜被配置为引导光信号经过延伸过基本透明表面的光链路。第二光终端包括:输入透镜,光耦合到第一光终端的输出透镜并且被配置为通过光链路从第一光终端接收光信号;和第二光纤端口,光耦合到输入透镜并且被配置为接收将第二光终端连接到网络接口单元的第二光纤。第二光纤被配置为将光信号从第二光终端路由到网络接口单元。
[0009] 此方面可包括以下可选特征中的一个或多个。在一些实现方式中,输入透镜限定与输出透镜的光发送轴基本同轴的光接收轴。该系统还可包括位于建筑物外部、在建筑物和外部网络之间的分界点处的光网络单元。光网络单元可被配置为将光信号从外部网络的光线路终端路由到第一光终端。光网络单元可通过端接于光网络单元的光纤线路接收光信号。
[0010] 在一些示例中,该系统包括光耦合到光纤线路的光放大器,该光放大器被配置为将光泵入到光纤线路中以放大光信号。光网络单元可经由自由空间光束从外部网络的存在站点的已建立光纤点处的自由空间光终端接收光信号。光网络单元还可包括光收发器,其被配置为把通过第一光纤从外部网络接收的光信号发送到第一光终端的输出透镜。第一光终端可包括光耦合到第一光纤端口和输出透镜的光收发器。第一光终端可被配置为接收通过第一光纤被路由到第一光纤端口的光信号并且将光信号从光收发器发送到输出透镜。
[0011] 在一些示例中,该系统包括位于建筑物内部并且被感应耦合到第一光终端的电源电路的内部充电设备。内部充电设备可包括发送感应线圈,该发送感应线圈被配置为生成用于通过基本透明表面向电源电路发送感应电力的电磁场。内部充电设备可电连接到位于建筑物内部并与附着到基本透明表面的内侧、与外部网络接口单元成并置关系的交流电源。在一些示例中,第一光终端线路的电源电路包括接收感应线圈,被配置为接收由内部充电设备的发送感应线圈通过电磁场发送的感应电力;和整流器,被配置为将感应电力转换成用于为第一光终端的光收发器供电和/或为位于建筑物外部的客户住所设备供电的直流电力。
[0012] 在一些实现方式中,网络接口单元被配置为把从第二光终端接收的光信号转换成电信号并且通过住宅网络将数据分组发送到位于建筑物内部的电子设备。电信号可包含来自外部网络的数据的分组。网络接口还可使用多用户多输入多输出波束形成,其被配置为向/从在建筑物内具有空间上分散的位置的多个电子设备发送/接收数据分组。基本透明表面可包括窗户。光链路可包括等于基本透明表面的厚度的距离。
[0013] 本公开的一个或多个实现方式的细节在附图和下面的描述中记载。其他方面、特征和优点将从描述和附图以及从权利要求中清楚显现。

附图说明

[0014] 图1A和1B是示例网络系统的示意性视图。
[0015] 图2A和2B是图1A和1B的网络系统的示例光桥的示意性视图。
[0016] 图3是示例光放大器的示意性视图,该光放大器将光泵入到光纤中以放大从外部网络内的光线路终端传播到住宅网络内的光网络单元的下游光信号。
[0017] 图4是用于非侵入式地在外部网络内的光线路终端和住宅网络内的网络接口单元之间建立通信的示例方法的流程图
[0018] 图5是可用于实现本文档中描述的系统和方法的示例计算设备的示意性视图。
[0019] 各幅图中的相似附图标记指示相似的元素。

具体实施方式

[0020] 部署光纤到户(fiber-to-the-home,FTTH)基础设施一般要求技术人员获得对订户的建筑物的物理访问,订户的建筑物可包括——但不限于——宅邸、公寓或多层住宅单元(multi-dwelling unit,MDU)。物理访问可包括技术人员进入住所以安装硬件并在建筑物墙上钻孔以试运转光纤来将硬件连接到提供商的光网络。本文的实现方式通过允许订户自行安装光桥来减轻了物理访问要求,该光桥允许光信号进入订户的建筑物以穿透建筑物的基本透明表面(例如,窗户)并从而提供住宅网络对光网络的接入。光桥包括附着到该表面的外侧并包括输出透镜的第一光终端、和附着到该表面的内侧并包括输入透镜的第二光终端。第一光终端接收来自客户住所和提供商网络之间的分界点的下游光信号并且引导该光信号经过一光链路,该光链路延伸经过基本透明表面(例如,窗户)去往位于建筑物内部的第二光终端。从而,该光链路使得第一光终端能够通过窗户将光信号无线地传送到第二光终端。然后,第二光终端通过与订户的建筑物内的电子设备建立无线和/或有线连接来将光信号路由到充当住宅网络的接入点的网络接口单元(例如,网络盒)。除了减轻物理访问要求以外,经由通过窗户的无线光链路传送光信号还允许住宅网络获得对光网络的接入,而无需将光信号转换成诸如射频(radio frequency,RF)信号或电信号之类的另一种形式来传送经过建筑物。从而,在光线路终端和位于订户的家庭/建筑物中的目标网络接口单元(例如,网络盒)之间维持了与光通信相关联的高吞吐量。
[0021] 此外,位于分界点处的光网络单元可被安装在住所的外部。虽然外部电源(例如,防风雨120VAC插座)可提供用于操作客户住所外部的光网络单元的电力,但外部电源不是始终存在的,或者可能位置不方便并因此要求使用长线缆缚设来向其提供电力。从而,本文的实现方式可包括第一光终端,其附着到客户住所的外部,具有被配置为接收来自位于建筑物内部的充电设备的感应电力并且提供用于为光网络单元的组件和/或第一光终端的组件(例如,光收发器)供电的直流电力的电源电路。
[0022] 参考图1A和1B,在一些实现方式中,网络系统100包括与一个或多个住宅网络104,104a-n通信的接入网络102。接入网络102(也称为外部网络)经过在容宿于中心局(central office,CO)30中的光线路终端(optical line terminal,OLT)20到各自与相应的客户住所
42,42a-n(例如,宅邸、建筑物或构造物)处的用户40,40a-n(也称为客户)相关联的一个或多个住宅网络104之间的通信链路12,12a-n(例如,光纤或视线自由空间光通信)输送通信信号10(例如,光信号)。网络系统100可与光纤到户(FFTH)、光纤到楼(fiber-to-the-building,FTTB)、光纤到节点(fiber-to-the-node,FTTN)、光纤到路边(fiber-to-the-curb,FTTC)、光纤到屋(fiber-to-the-premise,FTTP)或者简称为FTTX系统相关联,FTTX系统用于为数据50(例如,作为数据分组)输送高速、高带宽服务。
[0023] 接入网络102可以是来自OLT 20的光网络(例如,无源光网络(PON)或具备千兆比特能力的PON(GPON))。光网络102可实现点到点或者点到多点网络体系结构,该体系结构在远程节点70处使用复用器/解复用器(MUX)60来使得单个光纤馈线12能够为多个用户40服务(例如,16-128)。虽然是针对PON来描述光网络102的,但也可使用有源光网络(active optical network,AON)。
[0024] 光网络102提供光纤12,用于将数据分组50从包括OLT 20(例如,具有至少一个光发送器/接收器或收发器)的CO 30发送到与用户40相关联的数个光网络单元/终端(ONU)90(例如,双向光收发器)。OLT 20可在CO 30外部,在这里CO 30利用专用光纤敷设来馈给OLT 20。CO 30接收来自诸如视频媒体分发80a、互联网数据源80b和语音数据源80c之类的内容源80的数据50,该数据50可作为数据分组50被传送到最终用户40。
[0025] 这些示例示出了OLT 20通过把服务提供商的设备所使用的电信号转换成/转换自光网络102使用的光纤信号10来作为光网络102的端点。此外,OLT 20在用户端40的转换设备之间协调复用。OLT 20通过馈线光纤12将光信号10发送到远程节点70,远程节点70经由MUX 60复用/解复用光信号10,用于在OLT 20和与最终用户40,40a-n相关联的ONU 90之间分发。在一些实现方式中,电力线18路由光纤12并提供电力,其中电力线例如是110VAC电线或市售有线电视(Cable Television,CATV)电源线。
[0026] 在一些示例中,提供最后一程部分110——也被称为“最后一英里”(例如,路边到户)或最后一程链路——的光纤12可包括已建立的光纤存在点(point-of-presence,POP)站点处的自由空间光(free space optical,FSO)终端112,用于将数据分组50无线地分发到客户住所42。例如,FSO终端112可经由相应的光纤12b从OLT 20接收光信号10并且在包含数据分组50的FSO束114中将光信号10发送到住所42处的ONU 90。在一些示例中,FSO终端112使用多千兆比特连接性来向相应的ONU 90发送/从相应的ONU 90接收FSO束114。在这些场景下,ONU 90包括能够在用于从FSO终端112接收FSO束114的接收模式中操作的一个或多个天线。
[0027] ONU 90被安装在用户40的住所42的外部并且包括能够在光网络102和住宅网络104之间引导下游和上游光信号10的任何类型的信号导线。每个ONU 90可包括用于向OLT 
20发送和从OLT 20接收光信号10的光发送器/接收器(例如,收发器)。例如,ONU 90通过光纤12(或FSO束114)从OLT 20接收下游光信号10并且将下游光信号10通过连接ONU 90的第一住宅光纤116路由到光桥200,200a-n。每个建筑物包括相应的光桥200,该光桥200具有一对光耦合的光终端201、202,该对光终端被配置为将光信号10通过穿透建筑物42的基本透明表面140的无线光链路204路由进和路由出建筑物42。光桥200充当用于在光网络102和住宅网络104之间无线地传输光信号10的桥梁,而不要求使用穿透(例如,经由钻孔)建筑物42的结构的物理光纤。此外,光桥200将光信号10从OLT 20输送到建筑物内的网络接口单元(NIU)150(例如,网络盒),而不必在网络接口单元150接收光信号10之前将光信号10转换成其他形式(例如,射频信号或电信号)。例如,光桥200通过将光桥200连接到NIU 150的第二住宅光纤118将光信号10路由到NIU 150。
[0028] 客户住所设备(customer premises equipment,CPE)是位于用户40的住所(例如,建筑物)42并且连接到分界点处的运营商电信信道C的任何终端和关联设备。在示出的示例中,ONU 90、光桥200和NIU 150是CPE。分界点被建立在宅邸、建筑物或综合设施处以将客户设备与服务提供商设备分离。CPE一般指的是诸如电话、路由器、交换机、住宅网关(residential gateway,RG)、机顶盒、固定移动融合产品、家庭联网适配器或互联网接入网关之类的设备,其使得用户40能够访问通信服务提供商的服务并且经由住宅网络104在用户40的建筑物42中四处分发它们。
[0029] 在一些示例中,住宅网络104的NIU 150包括配备有多互联网协议(IP)接口的网络盒。每个建筑物42可包括一个或多个NIU 150,150a-b。每个NIU150为住宅网络104充当接入点(例如,无线或有线连接),例如通过向住宅网络104提供无线保真(Wi-Fi)连接性(例如,无线通信链路122(图1B))和/或通过提供能够与电子设备120建立连接的多个有线连接124(图1B)。因此,NIU 150(例如,网络盒)充当路由器或无线扩充器/中继器来向位于住所42(例如,建筑物、宅邸、办公室等等)内的设备120提供互联网服务。在示出的示例中,第一NIU 150a实现媒体转换器,其将经由第二住宅光纤118从光桥200接收的光纤光信号10转换成包含数据分组50的电信号以便通过住宅网络104发送到一个或多个电子设备120。
[0030] 在一些实现方式中,住宅网络104使用标准通信技术和/或协议。从而,网络104可包括使用诸如以下技术的链路:以太网、无线保真(Wireless Fidelity,Wi-Fi)(例如,802.11)、微波接入全球互操作性(worldwide interoperability for microwave access,WiMAX)、3G、长期演进(Long Term Evolution,LTE)、数字订户线(digital subscriber line,DSL)、异步传输模式(asynchronous transfer mode,ATM)、InfiniBand、PCI快速高级交换,等等。类似地,在网络104上使用的联网协议可包括多协议标签交换(multiprotocol label switching,MPLS)、传输控制协议/互联网协议(transmission control protocol/Internet protocol,TCP/IP)、用户数据报协议(User Datagram Protocol,UDP)、超文本传输协议(hypertext transport protocol,HTTP)、简单邮件传送协议(simple mail transfer protocol,SMTP)、文件传送协议(file transfer protocol,FTP),等等。通过网络130交换的数据可利用包括超文本标记语言(hypertext markup language,HTML)、可扩展标记语言(extensible markup language,XML)等等在内的技术和/或格式来表示。此外,所有或一些链路可利用传统加密技术来加密,例如安全套接字层(secure sockets layer,SSL)、传输层安全性(transport layer security,TLS)、虚拟专用网(virtual private network,VPN)、互联网协议安全性(Internet Protocol security,IPsec)等等。在其他示例中,网络104可使用定制和/或专用数据通信技术来取代以上描述的那些或者作为以上描述的那些的附加。
[0031] 在一些实现方式中,住宅网络104是局域网(local area network,LAN)(例如,家庭区域网络(home area network,HAN)),其促进有限区域42(例如,建筑物)内的光桥200、一个或多个NIU 150,150a-b和电子设备120之间的通信和互操作性,其中该有限区域42诸如是用户40的家庭、学校或办公室。电子设备120可以是TV盒120a、存储盒120b、平板设备120c、互联网协议语音(voice-over-internet protocol,VoIP)设备120d、电话或智能电话
120e、计算机120f(或者膝上型电脑、便携式电子设备)等等,其中每一者可以是到内部NIU 
150的无线连接122或有线连接124。也被称为无线通信链路122的无线连接122可包括无线接口,例如用于802.11无线保真(Wi-Fi)的RG-45以太网接口。另一方面,有线连接124可包括同轴接口,例如RJ-45接口。
[0032] 在一些示例中,NIU 150使用单用户MIMO(single-user MIMO,SU-MIMO)波束形成,其被配置为通过专用无线通信链路122每次向单个电子设备120发送/从单个电子设备120接收数据分组50。在其他示例中,NIU 150使用多用户MIMO(multiple-user MIMO,MU-MIMO)波束形成,其被配置为通过相应的专用无线通信链路122同时向/从建筑物42内的空间上分散的地点/位置中的多个电子设备120发送/接收数据分组50。从而,每个NIU 150充当住宅网络104内的节点,用于直接地或者经由光桥200和目标电子设备120之间的一跳或多跳将数据分组50路由到目标电子设备120。
[0033] 参考图1B,光桥200包括分别附着到建筑物42的基本透明表面140的相反侧142、144的第一和第二光终端201、202。例如,第一光终端201附着到建筑物42的表面140的外侧
142并且第二光终端202附着到建筑物42的表面140的内侧144。外侧142可被称为外表面142并且内侧144可被称为内表面144。第一光终端201可对应于光桥200的外部光终端201,而第二光终端202可对应于光桥200的内部光终端202。在示出的示例中,基本透明表面140包括由玻璃形成的窗户。基本透明表面140可包括能够为无线光链路204提供传输介质以在第一光终端201和第二光终端202之间穿透的任何表面/材料。
[0034] 光桥200的第一光终端201包括被配置为接收第一住宅光纤116的第一光纤端口206和光耦合到第一光纤端口206并且定义光发送轴211的输出透镜210。第一光终端201经由粘合剂、吸力、磁或其他附接技术中的一个或多个附着到窗户140的外侧142。
[0035] 第一住宅光纤116被配置为将下游光信号10,10d从ONU 90路由到第一光终端201。第一住宅光纤116也可将上游光信号10,10u从第一光终端201路由到ONU 90以便发送到光网络102。在一些示例中,第一光终端201在第一光纤端口206处接收下游光信号10,10d并且输出透镜210引导光信号通过延伸过(即,穿透过)表面140(例如,窗户)的无线光链路204去往附着到表面140的内表面144的第二光终端202。从而,第一光终端201充当发送器终端,用于将通过表面140从分界点处的ONU 90接收的下游光信号10经由无线光链路204提供到建筑物42内的第二光终端202。无线光链路204可限定等于基本透明表面140的厚度的距离。例如,无线光链路204的该距离可在从约0.25英寸到约一(1)英寸的范围内。
[0036] 光桥200的第二光终端202包括光耦合到第一光终端210的输出透镜210的输入透镜212和光耦合到输入透镜212的第二光纤端口208。输入透镜212被配置为通过延伸经过由基本透明表面140提供的传输介质的光链路204从第一光终端201(例如,从输出透镜210)接收光信号10。在一些示例中,无线光链路204包括等于基本透明表面140(例如,窗户)的厚度的距离。
[0037] 与第一光终端201一样,第二光终端202可经由粘合剂、吸力、磁铁或其他附接技术中的一个或多个附着到窗户140的内侧144。输入透镜212可限定与输出透镜210的光发送轴211基本同轴的光接收轴213,以提供第一和第二光终端201、202各自的输出和输入透镜
210、212之间的视线对齐。在一些示例中,用户40通过在将透镜210、212与彼此对齐之后将第一光终端201附着到窗户140的外侧142并且将第二光终端202附着到窗户140的内侧144来安装光桥200。在一些实现方式中,第一和第二光终端201、202附着到窗户140的落以免阻挡透过窗户的视野和/或降低建筑物42的美学属性。在一些示例中,第一和第二光终端
201、202包括配合的磁铁和铁磁材料,它们相互吸引以同时提供透镜210、212之间的视线对齐并且将终端201、202附着到窗户140的相应侧142、144。
[0038] 第二光纤端口208被配置为接收将第二光终端202连接到位于建筑物42内的第一NIU 150a的第二住宅光纤218。从而,第二光终端202充当用于通过无线光链路214从第一光终端201接收下游光信号10、然后经由第二住宅光纤218将下游光信号10路由到第一NIU 150a的接收器终端。在一些示例中,第一NIU 150a将接收到的光信号10转换成电信号,用于将数据分组50通过住宅网络104路由到一个或多个电子设备120和/或第二NIU 150b,第二NIU 150b可起到范围扩充器的作用。
[0039] 参考图2A,在一些实现方式中,第一光终端201还包括光发送器/接收器(收发器)216,其被配置为经由无线光链路204向第二光终端202发送/从第二光终端202接收光信号
10。在示出的示例中,光收发器216光耦合到第一光纤端口206和输出透镜210。光收发器216可接收通过第一住宅光纤116路由到第一光纤端口206的下游光信号10。收发器216可在用于通过基本透明表面140将下游光信号10发送到第二光终端202的发送模式中操作。在一些示例中,收发器216包括用于将光信号10发送到输出透镜210的激光器。在其他示例中,收发器216包括用于将光信号10发送到输出透镜210的发光二极管(light emitting diode,LED)。输出透镜210接收从收发器216发送的光信号10并且引导光信号10通过无线光链路
114去往第二光终端202。
[0040] 在一些实现方式中,第二光终端202还包括相应的光发送器/接收器(收发器)218,其被配置为经由无线光链路201向第一光终端201发送/从第一光终端201接收光信号10。在示出的示例中,光收发器218光耦合到输入透镜212和第二光纤端口208。在一些示例中,第二光终端202处的光收发器218接收从NIU 150想去往提供商网络102并且通过第二住宅光纤116路由到第二光纤端口208的上游光信号10。在这些示例中,光收发器218可在用于将上游光信号10,10u通过基本透明表面140发送到第一光终端201的发送模式中操作。光收发器218可包括用于将上行光信号10通过窗户140发送到第一光终端201的激光器或发光二极管。
[0041] 包括ONU 90和光桥200的客户住所设备(CPE)可连接到用于为与CPE相关联的组件供电的电源(例如,120伏特交流(Volt Alternating Current,VAC))。例如,当在用于经由无线光链路204通过基本透明表面140发送光信号10的发送模式中时,电力为第一光终端201处的第一光收发器216(和/或第二光终端202处的第二光收发器218)的光源(例如,激光器或LED)供给能量。位于建筑物42外部的ONU 90也可使用用于为相应的光收发器(例如,天线)供给能量的电力,该光收发器用于向FSO终端112发送/从FSO终端112接收光束114。在一些示例中,位于建筑物42外部的第一光终端201和/或ONU 90连接到外部电源(例如,防风雨
120VAC插座)。然而,外部电源经常是不存在的,或者位置不方便并因此要求使用长线缆敷设来向CPE 90、201提供电力。
[0042] 继续参考图2A,在一些实现方式中,第一光终端201包括电源电路220,其被配置为从位于建筑物42内部的内部充电设备230无线地接收电力来为诸如第一光终端201的光收发器216之类的组件供电。附着到窗户140的内侧144的第二光终端202可实现内部充电设备230。在一些示例中,电源电路220感应耦合到内部充电设备230并且通过建筑物42的表面
140(例如,窗户)从内部充电设备230接收感应电力PI。例如,充电设备230可包括被配置为生成用于通过建筑物42的表面140发送感应电力PI的电磁场的发送感应线圈232,而建筑物
42的外部的第一光终端201处的电源电路220可包括被配置为接收感应电力PI的接收感应线圈222。在一些实现方式中,充电设备230电连接到位于建筑物42内部的交流(AC)电源240(例如,120VAC壁装插座)。充电设备230可从AC电源240接收AC电力PAC并且使用振荡器234来将PAC转换成期望的高频波以供发送感应线圈232在通过表面140向接收感应线圈222发送感应电力PI时使用。虽然示出的示例包括通过基本透明表面140(例如,窗户)发送感应电力PI的电磁场,但感应电力PI也可通过其他表面发送,例如不透明表面,比如墙壁或立面。
[0043] 在一些示例中,第二光终端202的内部充电设备230附着到建筑物42的内表面144,与附着到建筑物42的外表面142的第一光终端201的电源电路220成并置关系(juxtaposed relationship)。然而,在其他示例中,内部充电设备230和电源电路220可附着到其他表面(例如门或墙壁)的相反侧,只要输出和输入透镜210和212附着到基本透明表面140的相反侧以在其间建立无线光链路204即可。将电源电路220和充电设备230以并置关系定位在表面140的相反侧142和144允许了第一光终端201的电源电路220和第二光终端202的充电设备230感应耦合到彼此以将感应电力PI通过表面140从充电设备230传送到电源电路230。另外,订购的最终用户40可通过简单地将第二光终端202附着到建筑物42的内表面144并且将充电设备230连接到电源24来安装充电设备230。
[0044] 附着到表面140的外侧142的第一光终端201处的电源电路220还可包括被配置为将接收感应线圈222接收到的感应电力PI转换成直流电力PDC的整流器224。直流电力PDC可为接收感应线圈222供给能量。在一些示例中,电源电路220电连接到光收发器216并且将直流电力PDC提供到光收发器216,用于在收发器216在发送模式中操作时为光源(例如,激光器或LED)供电。额外地或替换地,电源电路220可向ONU 90提供直流电力PDC以为其组件供电。例如,电源电路220可经由用于将直流电力PDC路由到ONU 90的线缆117来电连接到ONU 90。在一些示例中,内部充电设备230可选地包括整流器,用于将从电力表面240接收的交流电力PDC转换成直流电力PDC来为第二光终端202的第二光收发器218供电。
[0045] 参考图2B,在其他实现方式中,第一光收发器216被实现在ONU 90处,而不是第一光终端201处。这里,光收发器216在发送模式中操作以将通过第一住宅光纤116从提供商网络102接收的下游光信号10发送到第一光终端201的输出透镜210。输出透镜210可引导发送的光信号10通过无线光链路204去往第二光终端202。在示出的示例中,第一光终端201实现电源电路220并且第二光终端202实现充电设备230。这里,电源电路220的接收感应线圈222感应耦合到发送感应线圈232,用于经由电磁场接收通过建筑物42发送的感应电力PI。整流器224随后可将感应电力PI转换成直流电力PDC,并且电源电路220可经由线缆117将直流电力PDC路由到ONU 90处的光收发器216,用于在收发器216在发送模式中操作时为光源(例如,激光器或LED)供电。
[0046] 额外地或替换地,第二光收发器218可被实现在NIU 150而不是第二光终端202处。这里,第二光收发器218在发送模式中操作以将上游光信号10通过第二住宅光纤118发送到第二光终端202以便通过基本透明表面140发送。第二光收发器218以及NIU 150可直接从电源240接收电力。在一些示例中,第二光收发器218被实现在NIU 150处,如图2B中所示,而第一光收发器216被实现在第一光终端201处,如图2A中所示。在其他示例中,第一光收发器
216被实现在ONU 90处,如图2B中所示,而第二光收发器218被实现在第二光终端202处,如图2A中所示。
[0047] OLT 20通过光网络102将光信号10发送到与期望最终用户40相关联的目标ONU 90。在通过长段光纤12的过程中,与通过其传播的光信号10相关联的光功率平逐渐消散并且经常要求放大来到达CPE,例如期望最终用户140的网络接口单元150。例如,在第一光终端201处(图2A)或第一光终端201上游的ONU 90处(图2B)实现光收发器216的光源(例如,激光器或LED)可操作来放大光信号10以便通过无线光链路204发送到第二光终端202。然后,NIU 150可接收具有足够光功率的光信号10,以便转换成电信号并且经由无线连接122和/或有线连接124输送到住宅网络104内的一个或多个目标电子设备120。
[0048] 参考图3,在一些实现方式中,示意性视图300示出了光网络(例如,外部网络/提供商网络)102,包括被配置为放大通过光纤12传播的光信号(例如,光线信号)10的光放大器250。光放大器250可光耦合到为目标最终用户40的住所(例如,建筑物)42馈给的光纤12的最后一程部分110(例如,最后一英里)。光纤放大器250有利地允许了光信号10被放大,而不必首先将光信号10转换成电信号。在示出的示例中,光放大器250被部署在沿着最后一程部分110的电力线处并从其接收电力。光放大器250将光信号11泵入光纤12中以在分界点处的ONU 90接收光信号10之前放大光信号10。在一些示例中,光放大器250放大光信号10以实现足以通过经由建筑物42的基本透明表面140的无线光链路传输的光功率。光放大器250可用于取代第一光终端201处(图2B)或ONU 90处的第一光收发器216或作为其附加。
[0049] 在一些示例中,光放大器250是掺铒光纤放大器(Erbium  Doped Fiber Amplifier,EDFA),其中放大器25发送泵浦光11的高功率光束,其在光耦合器252处与光信号10混合。在一些示例中,光耦合器252是波长选择耦合器。光纤12可被掺杂以铒离子以接收混合的光信号10和泵浦光11,从而放大光信号10。在一些示例中,光放大器250可操作来只放大下游光信号10。虽然示出了EDFA光放大器250,但其他示例可包括使用波导来增强光信号10的掺铒光波导放大器。
[0050] 图4提供了非侵入式地在外部网络102内的光线路终端(OLT)20和住宅网络104内的网络接口单元(例如,网络盒)150之间建立通信的方法400的操作的示例布置。外部网络102可包括无源光网络(PON)。在方框402,方法400包括在附着到建筑物42的基本透明表面
140的外侧142的第一光终端201处从外部网络102接收光信号10。第一光终端201与光桥200相关联并且包括被配置为接收第一住宅光纤216的第一光纤端口206。第一住宅光纤216被配置为将光信号10从外部网络102路由到第一光终端201。第一光终端201还包括光耦合到第一光纤端口206并限定光发送轴211的输出透镜210。
[0051] 在方框404,方法400还包括由第一光终端201的输出透镜210将光信号10通过延伸经过基本透明表面140的光链路204引导到光桥200的第二光终端202。第二光终端202附着到基本透明表面140的内侧144并且包括光耦合到第一光终端201的输出透镜210的输入透镜212和光耦合到输入透镜212的第二光纤端口208。基本透明表面140可包括玻璃窗户。这里,玻璃窗户140提供用于无线光链路204的传输介质,以不必通过建筑物42路由物理光纤而穿透。此外,光链路204可包括等于玻璃窗户的厚度的距离。例如,光链路204可限定从约八分之一英寸(1/8”)到约一英寸(1”)的范围内的距离。
[0052] 输入透镜212被配置为通过光链路204从第一光终端201接收光信号10。在一些示例中,输入透镜212限定与输出透镜210的光发送轴211基本同轴的光接收轴213。第二光纤端口208被配置为接收去往位于建筑物42内的网络接口单元(NIU)150的第二住宅光纤218。在方框406,方法400还包括将光信号10从第二光终端201经由第二住宅光纤218路由到NIU 
150。
[0053] 在一些示例中,第一光终端201通过第一住宅光纤216从位于建筑物42外部、在建筑物42和外部网络102之间的分界点处的光网络单元(ONU)90接收光信号10。ONU 90被配置为将光信号10从外部网络102的OLT 20路由到光桥200的第一光终端201。ONU 90可通过端接于ONU 90处的光纤线路12接收光信号10。在一些示例中,光纤线路12在耦合器252处光耦合到光放大器250。光放大器250被配置为将光11泵入到光纤线路12中以放大光信号10。ONU 90可经由自由空间光束114从外部网络102的存在站点的已建立光纤点处的自由空间光终端112接收光信号10。另外,ONU 90可包括光收发器216,其被配置为将从外部网络102接收的光信号10通过第一住宅光纤116发送到第一光终端201的输出透镜210。
[0054] 在一些实现方式中,在输出透镜210引导光信号10通过光链路204之前,第一光终端201处的光收发器216接收通过第一住宅光纤116路由到第一光纤端口206的光信号10。这里,光收发器216光耦合到第一光纤端口206和输出透镜210。光收发器216可包括被配置为将光信号10发送到输出透镜210的光源(例如,激光器或LED)。输出透镜210随后引导发送的光信号10经过光链路204。
[0055] 第一光终端201可包括被配置为从感应耦合到电源电路220的内部充电设备230接收感应电力PI的电源电路220。第二光终端202可实现内部充电设备230。从而,内部充电设备230位于建筑物42内部。内部充电设备230包括发送感应线圈232,其被配置为生成用于将感应电力PI通过基本透明表面140发送到第一光终端201的电源电路220的电磁场。第一光终端201的电源电路220可包括被配置为接收感应电力PI的接收感应线圈222、以及整流器224,该整流器224被配置为将感应电力PI转换成直流电力PDC以便为第一光终端201的光收发器216供电和/或为位于建筑物42外部的CPE(例如,ONU 90)供电。
[0056] 在一些示例中,住宅网络104的NIU 150被配置为把从第二光终端202接收的光信号10转换成包含来自外部网络102的数据50的分组的电信号。然后,NIU 150可通过住宅网络104将数据分组50发送到位于建筑物42内部的一个或多个电子设备120。在一些示例中,NIU 150使用多用户多输入多输出(multiple-user multiple-input multiple-output,MU-MIMO)波束形成,其被配置为向/从在建筑物42内具有空间上分散的位置的多个电子设备120发送/接收数据分组50。
[0057] 图5是可用于实现本文档中描述的系统和方法的与存储器硬件502通信的示例控制硬件500的示意性视图。控制硬件500旨在表示各种形式的数字计算机,例如膝上型计算机、桌面型计算机、工作站、个人数字助理服务器、刀片式服务器、大型机和其他适当的计算机。这里示出的组件、它们的连接和关系以及它们的功能只欲作为示范,而并不欲限制本文献中描述和/或要求保护的实用新型的实现。
[0058] 控制硬件500包括处理器510、存储器520、存储设备530、连接到存储器520和高速扩展端口550的高速接口/控制器540以及连接到低速总线570和存储设备530的低速接口/控制器550。组件510、520、530、540、550和550的每一者利用各种总线互连,并且可被安装在共同的主板上或者酌情以其他方式安装。处理器510可处理用于在控制硬件500内执行的指令,包括存储在存储器520中或存储设备530上以在外部输入/输出设备上显示用于图形用户界面(graphical user interface,GUI)的图形信息的指令,所述外部输入/输出设备例如是耦合到高速接口540的显示器580。在其他实现方式中,可酌情使用多个处理器和/或多个总线,以及多个存储器和多类存储器。另外,多个控制硬件500可被连接,其中每个设备提供必要操作的一部分(例如,作为服务器阵列、一组刀片式服务器或者多处理器系统)。
[0059] 存储器520在控制硬件500内非暂态地存储信息。存储器520可以是计算机可读介质,(一个或多个)易失性存储器单元或者(一个或多个)非易失性存储器单元。非暂态存储器520可以是用于以临时或永久方式存储程序(例如,指令的序列)或数据(例如,程序状态信息)以供计算设备500使用的物理设备。非易失性存储器的示例包括但不限于闪存和只读存储器(read-only memory,ROM)/可编程只读存储器(programmable read-only memory,PROM)/可擦除可编程只读存储器(erasable programmable read-only memory,EPROM)/电可擦除可编程只读存储器(electronically erasable programmable read-only memory,EEPROM)(例如,通常用于固件,例如引导程序)。易失性存储器的示例包括但不限于随机访问存储器(random access memory,RAM)、动态随机访问存储器(dynamic random access memory,DRAM)、静态随机访问存储器(static random access memory,SRAM)、相变存储器(phase change memory,PCM),以及磁盘或磁带。
[0060] 存储设备530能够为计算设备500提供大容量存储。在一些实现方式中,存储设备530是计算机可读介质。在各种不同的实现方式中,存储设备530可以是软盘设备、硬盘设备、光盘设备或者磁带设备、闪存或其他类似的固态存储器设备、或者设备的阵列,包括存储区域网络或其他配置中的设备。在额外的实现方式中,计算机程序产品被有形地体现在信息载体中。计算机程序产品包含指令,这些指令当被执行时执行一个或多个方法,例如以上描述的那些。信息载体是计算机可读介质或机器可读介质,例如存储器520、存储设备530或处理器510上的存储器。
[0061] 高速控制器540为控制硬件500管理带宽密集操作,而低速控制器550管理更低带宽密集操作。这种职能的分配只是示范性的。在一些实现方式中,高速控制器540耦合到存储器520、显示器580(例如,通过图形处理器或加速器)并且耦合到高速扩展端口550,高速扩展端口650可接受各种扩展卡(未示出)。在一些实现方式中,低速控制器550耦合到存储设备530和低速扩展端口590。可包括各种通信端口(例如,USB、蓝牙、以太网、无线以太网)的低速扩展端口590可耦合到一个或多个输入/输出设备,例如键盘、指点设备、扫描仪或者诸如交换机或路由器之类的联网设备(例如通过网络适配器)。
[0062] 控制硬件500可按多种不同形式实现,如图所示。例如,其可被实现为标准服务器500a或在一组这种服务器500a中实现多次,实现为膝上型计算机500b,或者实现为机架服务器系统500c的一部分。控制硬件500可分别实现光桥200的第一和第二光终端201、202。控制硬件500可与存储器硬件502通信。
[0063] 本文描述的系统和技术的各种实现方式可在数字电子和/或光电路、集成电路、特殊设计的ASIC(application specific integrated circuit,专用集成电路)、计算机硬件、固件、软件和/或其组合中实现。这些各种实现方式可包括在可编程系统上可执行和/或可解释的一个或多个计算机程序中的实现方式,该系统包括至少一个可编程处理器,该处理器可以是专用或通用的,其被耦合来从存储系统、至少一个输入设备和至少一个输出设备接收数据和指令并且向其发送数据和指令。
[0064] 这些计算机程序(也称为程序、软件、软件应用或代码)包括用于可编程处理器的机器指令,并且可以用高级别过程和/或面向对象编程语言和/或用汇编/机器语言实现。当在本文中使用时,术语“机器可读介质”和“计算机可读介质”指的是用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任何计算机程序产品、非暂态计算机可读介质、装置和/或设备(例如,磁盘、光盘、存储器、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,PLD)),包括以机器可读信号的形式接收机器指令的机器可读介质。术语“机器可读信号”指的是用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任何信号。
[0065] 本说明书中描述的过程和逻辑流可通过一个或多个可编程处理器执行一个或多个计算机程序以通过对输入数据进行操作并生成输出而执行功能,从而来执行。过程和逻辑流也可由专用逻辑电路来执行,例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路)。适用于执行计算机程序的处理器例如包括通用和专用微处理器,以及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。一般地,处理器将从只读存储器或随机访问存储器或者这两者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于执行指令的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。一般地,计算机还将包括一个或多个大容量存储设备,或者操作性地耦合到一个或多个大容量存储设备以便从其接收数据或向其传递数据,或者既包括也操作性地耦合到一个或多个大容量存储设备,所述大容量存储设备用于存储数据,例如是磁盘、磁光盘或光盘。然而,计算机不是必须具有这种设备。适用于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器设备,例如包括半导体存储器设备,例如EPROM、EEPROM和快闪存储器设备;磁盘,例如内部硬盘或可移除盘、磁光盘;以及CD-ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可被专用逻辑电路所补充,或者被包含在专用逻辑电路中。
[0066] 为了提供与用户的交互,本公开的一个或多个方面可实现在计算机上,该计算机具有用于向用户显示信息的显示设备,例如CRT(cathode ray tube,阴极射线管)、LCD(liquid crystal display,液晶显示)监视器或者触摸屏,并且可选地具有用户可用来向计算机提供输入的键盘和指点设备,例如鼠标跟踪球。其他种类的设备也可用于提供与用户的交互;例如,提供给用户的反馈可以是任何形式的感官反馈,例如视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈;并且来自用户的输入可按任何形式被接收,包括声响、话音或触觉输入。此外,计算机可通过向用户使用的设备发送文档并从该设备接收文档来与用户交互;例如,通过响应于从web浏览器接收的请求而向用户的客户端设备上的web浏览器发送网页。
[0067] 已描述了数个实现方式。然而,将会理解,在不脱离本公开的精神和范围的情况下可做出各种修改。因此,其他实现方式在所附权利要求的范围内。
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