一种终端设备、转发设备、组建光通信网络的方法和装置
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; 授权; |
| 专利有效性 | 有效专利 | 当前状态 | 授权 |
| 申请号 | CN202111168080.8 | 申请日 | 2021-09-30 |
| 公开(公告)号 | CN113872692A | 公开(公告)日 | 2021-12-31 |
| 申请人 | 中国科学院半导体研究所; | 申请人类型 | 科研院所 |
| 发明人 | 王跃辉; 朱慧时; 张志珂; 刘建国; | 第一发明人 | 王跃辉 |
| 权利人 | 中国科学院半导体研究所 | 权利人类型 | 科研院所 |
| 当前权利人 | 中国科学院半导体研究所 | 当前权利人类型 | 科研院所 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：北京市 | 城市 | 当前专利权人所在城市：北京市海淀区 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：北京市海淀区清华东路甲35号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：100083 |
| 主IPC国际分类 | H04B10/112 | 所有IPC国际分类 | H04B10/112 ; H04B10/291 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 中科专利商标代理有限责任公司 | 专利代理人 | 王文思; |
| 摘要 | 本公开提供了一种终端设备，该终端设备包括： 数据处理 模 块 ，用于接收 信号 源产生的信号，将 信号处理 为调制发射模块预设的数据类型后传输给调制发射模块，以及将探测接收模块传输的信号处理为信号源预设的数据类型并传输给信号源；调制发射模块，用于将接收到的信号处理为与自身所在设备相连接的外部设备预设的数据类型，并对处理后的信号进行与运算，以及将与运算结果传输给与自身所在设备相连接的外部设备；探测接收模块，用于接收与自身所在设备相连接的外部设备发射的信号，以及将接收到的信号处理为与自身相连接的模块预设的数据类型后传输给与自身相连接的模块。本公开提供的设备具有自组网特性，可以实现空间光通信多 节点 互联互通。 | ||
| 权利要求 | 1.一种终端设备，其特征在于，所述终端设备(100)包括：数据处理模块(1)、调制发射模块(2)和探测接收模块(3)； |
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| 说明书全文 | 一种终端设备、转发设备、组建光通信网络的方法和装置技术领域[0001] 本公开涉及空间光通信领域，尤其涉及一种终端设备、转发设备、组建光通信网络的方法和装置。 背景技术[0002] 空间光通信技术自从上世纪三十年代提出以来，持续受到国内外通信领域学者关注。作为一种无线通信技术，空间光通信相较于微波通信，具有带宽高、保密性和安全性好、不占用频谱资源等优点，有望成为人类社会未来无线通信领域的核心技术。然而，现有空间光通信设备多采用一收一发单向通信模式，难以实现多节点便捷组网。此外，现有光通信系统复杂的建链、跟瞄结构使设备体积庞大，难以在小型化、移动平台上得到应用。 [0003] 公开内容 [0004] (一)要解决的技术问题 [0005] 针对现有技术的上述不足，本公开的主要目的在于提供一种终端设备、转发设备、组建光通信网络的方法和装置，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。 [0006] (二)技术方案 [0009] 上述调制发射模块，用于将接收到的信号处理为与自身所在设备相连接的外部设备预设的数据类型，并对处理后的信号进行与运算，得到与运算结果，以及将上述与运算结果传输给上述与自身所在设备相连接的外部设备； [0010] 上述探测接收模块，用于接收与自身所在设备相连接的外部设备发射的信号，以及将接收到的信号处理为与自身相连接的模块预设的数据类型后传输给上述与自身相连接的模块； [0011] 上述数据处理模块还用于将上述探测接收模块传输的信号处理为上述信号源预设的数据类型并传输给上述信号源。 [0012] 优选地，上述调制发射模块所发射的信号的方向和上述探测接收模块的所接收的信号的方向一致。 [0013] 另一方面，本公开还提供了一种转发设备，包括上述的调制发射模块和探测接收模块，该转发设备包括： [0014] 至少两个光收发组； [0015] 每个上述光收发组包括一个上述调制发射模块和一个上述探测接收模块； [0016] 每个上述光收发组包括的探测接收模块接收和自身所在设备相连接的设备传输过来的信号，以及将接收到的信号传输给其它光收发组中的调制发射模块； [0017] 每个上述光收发组包括的调制发射模块和其它光收发组中的探测接收模块相连接，接收其它光收发组中的探测接收模块传输的信号，对接收到的信号进行与运算，得到运算结果，并将上述与运算结果传输给与自身所在设备相连接的设备。 [0018] 优选地，在任一个上述转发设备中，每个上述光收发组接收的信号的方向和发射的信号的方向相同； [0019] 在任一个上述转发设备中，不同上述光收发组发射的信号的方向不完全相同。 [0020] 另一方面，本公开还提供了一种组建光通信网络的方法，利用上述的终端设备和上述的转发设备，该方法包括： [0021] 将任一个上述转发设备或终端设备中的任一个上述调制发射模块，与另一个上述转发设备或终端设备中的任一个上述探测接收模块相互对准，使上述两个相互对准的模块所在的两个设备互联，完成光通信网络的组建。 [0022] 优选地，给上述光通信网络外的设备安装上述终端设备，将上述终端设备与上述光通信网络中的任一上述转发设备或终端设备互联，使上述光通信网络外的设备接入上述光通信网络中。 [0023] 优选地，将上述光通信网络外的上述转发设备与上述光通信网络中的任一上述转发设备或终端设备互联，使上述光通信网络外的上述转发设备接入上述光通信网络中。 [0024] 优选地，在上述光通信网络中，两个互联的上述转发设备之间，只有一对相互对准的上述光收发组。 [0025] 优选地，上述光通信网络包括至少两个上述终端设备。 [0026] 另一方面，本公开还提供了一种组建光通信网络的装置，利用上述的终端设备和上述的转发设备，该装置包括： [0027] 互联模块，用于将任一个上述转发设备或终端设备中的任一个上述调制发射模块，与另一个上述转发设备或终端设备中的任一个上述探测接收模块相互对准，使上述两个相互对准的模块所在的两个设备互联，完成光通信网络的组建。 [0028] (三)有益效果 [0029] 本公开提供的一种终端设备、转发设备、组建光通信网络的方法和装置至少具有以下有益效果： [0030] (1)本公开提供的终端设备和转发设备的结构尺寸和重量更小，且无需微波辅助、信标光、跟瞄对准等设备，因此本公开提供的终端设备和转发设备的尺寸和重量功耗得到大大减轻。 [0031] (2)本公开提供的组建光通信网络的方法更方便快捷，本公开提供的转发设备具有自组网特性，可以更方便的实现空间光通信多节点互联互通。 [0032] (3)本公开提供的终端设备和转发设备相较于微波通信系统，具有强的抗干扰特点，空间光通信技术在使用过程中不会与其他微波通信设备彼此干扰，因此，本公开具有不产生电磁干扰和高度免疫电磁干扰特性。附图说明 [0033] 为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开中的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。 [0034] 图1示意性示出了本公开一实施例提供的一种终端设备的结构框图； [0035] 图2示意性示出了本公开一实施例提供的一种转发设备的结构框图； [0036] 图3A‑图3C示意性示出了本公开一实施例提供的一种组建光通信网络的方法的示意图；以及 [0037] 图4示意性示出了本公开一实施例提供的一种组建光通信网络的装置的框图。 [0038] 附图标记说明 [0039] 1数据处理模块；2调制发射模块；3探测接收模块；4信号源；5光收发组；100终端设备；200转发设备。 具体实施方式[0040] 以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。 [0041] 在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。 [0042] 在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。 [0043] 在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等)。本领域技术人员还应理解，实质上任意表示两个或更多可选项目的转折连词和/或短语，无论是在说明书、权利要求书还是附图中，都应被理解为给出了包括这些项目之一、这些项目任一方、或两个项目的可能性。例如，短语“A或B”应当被理解为包括“A”或“B”、或“A和B”的可能性。 [0044] 附图中示出了一些方框图和/或流程图。应理解，方框图和/或流程图中的一些方框或其组合可以由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，从而这些指令在由该处理器执行时可以创建用于实现这些方框图和/或流程图中所说明的功能/操作的装置。 [0045] 图1示意性示出了本公开一实施例提供的一种终端设备的结构框图，如图1所示，在本公开一实施例中，该终端设备包括：数据处理模块1、调制发射模块2和探测接收模块3，上述数据处理模块1用于接收信号源4产生的信号，并将上述信号处理为上述调制发射模块2预设的数据类型后传输给上述调制发射模块2，还用于将上述探测接收模块3传输的信号处理为上述信号源4预设的数据类型并传输给上述信号源4。 [0046] 在本实施例中，上述数据处理模块1用于接收信号源4传输过来的信号，并且将接收到的信号处理为上述调制发射模块2预设的数据类型，后传输给上述调制发射模块2，例如，上述信号源4产生的信号为电平信号，上述调制发射模块2预设的数据类型为数据信号，则上述数据处理模块1接收到上述信号源4传输过来的电平信号之后，将上述电平信号转化为数据信号，然后将数据信号传输给上述调制发射模块2，此外，上述数据处理模块1还用于将上述探测接收模块3传输的信号处理为上述信号源4预设的数据类型并传输给上述信号源4，预设的数据类型是数据源4能接收的数据类型。 [0047] 在本实施例中，数据处理模块1是根据信息源4的接口类型来确定，信息源4的接口类型包括：RJ45、DB9、DB15。通信协议可以是TCP、UDP、串口、I2C等任意类型，根据信号源4接口类型的不同，数据处理模块1的实现方式差异较大，例如，当采用串口通信协议时，可以采用电平转换芯片直接将数据转换电平后传输；当采用I2C协议时，可以使用单片机或者类似逻辑芯片来提取协议内的数据进行转发，也可以不提取数据直接透明转发；当采用UDP协议时，需要有网络芯片和数据处理芯片协同工作，事先对数据进行解包、转发等操作。 [0048] 在本公开一实施例中，上述调制发射模块2用于将接收到的信号处理为与自身所在设备相连接的外部设备预设的数据类型，并对处理后的信号进行与运算，得到与运算结果，以及将上述与运算结果传输给与自身所在设备相连接的外部设备。 [0049] 在本实施例中，上述调制发射模块2接收到信号之后，会将接收到的信号处理为与自身所在设备相连接的外部设备预设的数据类型，若上述调制发射模块2同时接收到多个信号，上述调制发射模块2会对同时接收到的所有信号进行处理，再对处理后的多个信号进行与运算，并将与运算的结果传输给与自身所在设备相连接的外部设备。上述终端设备100是用于光通讯的，因此，若上述数据处理模块1传输给上述调制发射模块2的信号为数据信号，则上述调制发射模块2接收到上述数据信号之后，上述调制发射模块2产生一个光信号，并将接收到的数据信号调制到产生的光信号上，并对调制了数据信号后的光信号的发射角度进行调整，然后将调制了数据信号和调整了发射角度的光信号发射给与自身所在终端设备100相连接的外部设备。上述调制发射模块2的光源可以是激光器、激光二极管、LED等，将数据信号调制到光信号上的调制类型包括直调或外调，在本实施例中采用激光二极管或者LED灯珠作为调制光源，并采用直调形式将数据调制到光信号上，以缩小终端设备的尺寸。 [0050] 在本公开一实施例中，上述探测接收模块3用于接收与自身所在设备相连接的外部设备发射的信号，以及将接收到的信号处理为与自身相连接的模块预设的数据类型后传输给上述与自身相连接的模块。 [0051] 在本实施例中，探测接收模块3用于接收与自身所在终端设备100相连接的外部设备发射的信号，并将接收到的信号处理为与自身相连接的模块预设的数据类型后传输给上述与自身相连接的模块，例如，一个终端设备100中的探测接收模块3接收另一个终端设备100中的调制发射模块2发射的信号，如图1所示，在终端设备100中，和探测接收模块3相连接的为数据处理模块1，因此，上述探测接收模块3还需要将接收到的光信号处理为上述数据处理模块1能够接收的数据类型。 [0052] 需要注意的是，上述关于信号源4的信号类型以及调制发射模块2的光源类型和调制方式的描述仅为举例，以便本领域技术人员理解本公开的技术方案，并不代表本公开的信号源4的信号类型以及调制发射模块2的光源类型和调制方式仅为上文所述，具体可根据实际需求设置。 [0053] 如图1所示，在本实施例中，同一终端设备100所包括的探测接收模块3输出的信号只传输给自身所在终端设备100所包括的数据处理模块1，并不会传输给自身所在的终端设备100所包括的调制发射模块2。 [0054] 在本公开一实施例中，调制发射模块2所发射的信号和探测接收模块3的所接收的信号方向一致。 [0055] 在本实施例中，同一终端设备100包括的调制发射模块2发射的信号的方向和探测接收模块3接收的信号的方向是一致的，否则该终端设备100将无法识别接收到的信号。 [0056] 图2示意性示出了本公开一实施例提供的一种转发设备的结构框图，如图2所示，在本公开一实施例中，该转发设备200包括：至少两个光收发组5，每个上述光收发组5包括一个上述调制发射模块2和一个上述探测接收模块3，每个光收发组5包括的探测接收模块3接收和自身所在设备相连接的设备传输过来的信号，以及将接收到的信号传输给其它光收发组5中的调制发射模块2，每个光收发组5包括的调制发射模块2和其它光收发组5中的探测接收模块3相连接，接收其它光收发组5中的探测接收模块3传输的信号，对接收到的信号进行与运算，得到运算结果，并将上述运算结果传输给与自身所在设备相连接的设备。 [0057] 在本实施例中，每个转发设备200中均包括至少两个光收发组5，每个光收发组5包括一个探测接收模块3和一个调制发射模块2，在同一个转发设备200中，每个光收发组5中的探测接收模块3接收和该转发设备200相连接的设备传输过来的信号，并将接收到的信号传输给该转发设备200中其它光收发组5中的调制发射模块2，因此，该转发设备200中每个光收发组5中的调制发射模块2接收该转发设备200中其它光收发组5中的探测接收模块3传输过来的信号，当一个调制发射模块2同时接收到多个探测接收模块3发射的信号时，将对接收到的多个信号进行与运算，得到运算结果，并将上述运算结果传输给与该转发设备200相连接的设备，例如终端设备100或其他转发设备200。 [0058] 在本公开一实施例中，在同一个上述转发设备200中，每个上述光收发组5接收的信号的方向和发射的信号的方向相同，在同一个上述转发设备200中，不同上述光收发组5发射的信号的方向不完全相同。 [0059] 在本实施例中，每一个光收发组5所接收的信号的方向和所发射的信号的方向相同，因为每个光收发组5中的调制发射模块2所发射的信号和探测接收模块3的所接收的信号方向一致，而同一个转发设备200中的不同光收发组5所发射的信号的方向不能完全相同，在实际加工过程中，一个转发设备200中的若干个光收发组5的功能可以分为两类，一类是用于与其他转发设备200连接实现组网，一类是用于与终端设备100连接以实现通信，通常在转发设备200加工过程中，可以将某几个光收发组5预先安排连接目标的类型，这样便可在设计制作过程中就可以将用于两种连接方式的光收发组5的窗口角度做成不同大小，以满足更远距离、或者更大范围连接需求，也可以将光收发组5的窗口角度做成几类型，这样在使用过程中可以更加方便地实现组网建链。 [0060] 图3A‑图3C示意性示出了本公开一实施例提供的一种组建光通信网络的方法的示意图，如图3所示，在本公开一实施例中，该方法包括：将任一个上述转发设备200或终端设备100中的任一个上述调制发射模块2，与另一个上述转发设备200或终端设备100中的任一个上述探测接收模块3相互对准，使上述两个相互对准的模块所在的两个设备互联，完成光通信网络的组建。 [0061] 在本实施例中，如图3A所示，将任一个上述终端设备100中的任一个上述调制发射模块2，与另一个上述终端设备100中的任一个上述探测接收模块3相互对准，使上述两个终端设备100互联，完成光通信网络的组建；或如图3B所示，将任一个上述转发设备200中的任一个上述调制发射模块2，与另一个上述转发设备200中的任一个上述探测接收模块3相互对准，使上述两个转发设备200互联，完成光通信网络的组建；或如图3C所示，将任一个上述转发设备200中的任一个上述调制发射模块2，与另一个上述终端设备100中的任一个上述探测接收模块3相互对准，使上述转发设备200和终端设备100互联，完成光通信网络的组建。 [0062] 在本公开一实施例中，给上述光通信网络外的设备安装上述终端设备100，将上述终端设备100与上述光通信网络中的任一上述转发设备200或终端设备100互联，使上述光通信网络外的设备接入上述光通信网络中。 [0063] 在本实施例中，若想将已有光通讯网络外的设备接入已有光通信网络中，可以给已有光通信网络外的设备安装一个所述终端设备100，然后将安装的终端设备100和已有光通讯网络中的任一个转发设备200互联，该外部设备便接入了上述已有光通讯网络。 [0064] 在本公开一实施例中，将上述光通信网络外的上述转发设备200与上述光通信网络中的任一上述转发设备200或终端设备100互联，使上述光通信网络外的上述转发设备200接入上述光通信网络中。 [0065] 在本实施例中，将已有光通信网络外的转发设备200接入已有光通信网络，可以扩大光通信网络，将更多的设备接入已有光通信网络中，实现多个设备之间的通信，已有光通信网络外的转发设备200只需与已有光通信网络中的任意一个转发设备200或终端设备100互联，即可接入该已有光通信网络。 [0066] 在本公开一实施例中，在上述光通信网络中，两个互联的上述转发设备200之间，只有一对相互对准的上述光收发组5。 [0067] 在本实施例中，因为同一个转发设备200中的光收发组5的发射的信号的方向不完全相同，同时每个光收发组5发射的信号的方向和接收的信号的方向相同，可知同一个转发设备200中的所有光收发组5所接收的信号的方向不完全相同，因此，当两个转发设备200互联时，只有一对光收发组5是相互对准的。 [0068] 在本公开一实施例中，上述光通信网络包括至少两个上述终端设备100。 [0069] 在本实施例中，终端设备100用于接收信号源4传输的信号，同时，终端设备100还用于将探测接收模块3接收的信号传输给信号源4，因此，可以理解终端设备100的作用是将信号源产生的信号接入光通信网络，以及将光通信网络中的信号传输给目标设备，因此光通信网络至少需要两个终端设备100，一个终端设备100和信号源4连接，接收信号源4产生的信号，另一个将信号源4产生的信号传输给目标设备。 [0070] 另一方面，本公开还提供了一种组建光通信网络的装置，利用上述的终端设备和上述的转发设备，图4示意性示出了本公开一实施例提供的一种组建光通信网络的装置的框图，如图4所示，在本公开一实施例中，该装置400包括：互联模块410。 [0071] 互联模块410，用于将任一个上述转发设备200或终端设备100中的任一个上述调制发射模块2，与另一个上述转发设备200或终端设备100中的任一个上述探测接收模块3相互对准，使上述两个相互对准的模块所在的两个设备互联，完成光通信网络的组建。 [0072] 需要说明的是，装置部分实施例中各模块/单元/子单元等的实施方式、解决的技术问题、实现的功能、以及达到的技术效果分别与方法部分实施例中各对应的步骤的实施方式、解决的技术问题、实现的功能、以及达到的技术效果相同或类似，在此不再赘述。 [0073] 附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。 [0074] 本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。 [0075] 尽管已经参照本公开的特定示例性实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行形式和细节上的多种改变。因此，本公开的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。 |
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