CN111865364A

CN111865364A - 用于卫星的光子λ交换

Info

Publication number: CN111865364A
Application number: CN202010321443.6A
Authority: CN
Inventors: J·P·斯科特; M·A·维兰; B·A·斯考特; D·L·古尔德
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 2019-04-23
Filing date: 2020-04-22
Publication date: 2020-10-30
Anticipated expiration: 2040-04-22
Also published as: US10819430B1; EP3751758A1; US20200343991A1; US10594430B1; CN111865364B; JP2020191627A; EP3751758B1

Abstract

本申请公开了一种卫星有效负荷系统。卫星有效负荷系统包括多个光处理模块，每个光处理模块包括：包括光分路器的模块输入端、包括光耦合器的模块输出端、动态增益均衡器、输出组光滤波器和输入组光滤波器；其中，多个光处理模块包括环连接光处理模块和卫星间光处理模块；以及至少一个光纤环，其通信地耦合到环连接光处理模块中的每一个；其中，至少一个环连接光处理模块用于提供波长的星载信号处理；其中多个环连接光处理模块各自通信耦合到相应的卫星间光处理模块；其中，每个卫星间光处理模块被配置为经由其模块输入端和经由其模块输出端光学通信地耦合到相应的远程卫星。

Description

用于卫星的光子λ交换

技术领域

本公开涉及卫星通信。

背景技术

已知的卫星有效负荷通常在电子域中操作。进一步，地面光学系统通常是在不使用模块化设计原理情况下定制的。

发明内容

根据不同实施例，公开了一种卫星有效负荷系统。所述卫星有效负荷系统包括多个光处理模块，每个光处理模块包括：包括光分路器的模块输入端、包括光耦合器的模块输出端、置于所述光分路器的第一输出端与所述光耦合器的第一输入端之间的动态增益均衡器、耦合到所述光分路器的第二输出端的输出组光滤波器、以及耦合到所述光耦合器的第二输入端的输入组光滤波器；其中，所述多个光处理模块包括多个环连接光处理模块和多个卫星间光处理模块；以及被配置为传送多个光子波长的至少一个光纤环，所述至少一个光纤环经由所述环连接光处理模块的各个模块输入端和模块输出端通信地耦合到所述环连接光处理模块中的每一个；其中，至少一个所述环连接光处理模块经配置提供对所述至少一个光纤环上传送的波长的星载信号处理；其中多个所述环连接光处理模块每个都通过相应组的光滤波器与相应的卫星间光处理模块通信连接；其中，每个卫星间光处理模块被配置为经由其模块输入端和经由其模块输出端光学通信地耦合到相应的远程卫星。

上述实施例的各种可选特征包括以下内容。对于所述多个光处理模块中的每一个，各个输出组光滤波器和各个输入组光滤波器可动态地调谐。多个光处理模块中的每一个可以具有相同的架构。至少一个光纤环可以包括双反向旋转光纤环。该至少一个环连接光处理模块可以被配置成提供对在至少一个光纤环上传送的光子数据进行星载光信号处理。至少一个环连接光处理模块可配置以提供对应于至少一个光纤环上传送的波长的电磁数据的星载射频信号处理。卫星有效负荷系统可被配置为向多个远程卫星提供可选择的光路由。卫星有效负荷系统可被配置为提供跳射频地面通信。卫星有效负荷系统可用于使用时分多路复用聚集来自多个卫星的多个信号。每个光处理模块可以包括抗辐射光学材料和低放气结构材料。

根据不同实施例，公开了一种由卫星有效负荷系统执行的方法。所述卫星有效负荷系统包括：多个光处理模块，每个光处理模块包括：包括光分路器的模块输入端、包括光耦合器的模块输出端、插入在所述光分路器的第一输出端与所述光耦合器的第一输入端之间的动态增益均衡器、耦合至所述光分路器的第二输出端的输出组光滤波器、以及耦合至所述光耦合器的第二输入端的输入组光滤波器；其中，所述多个光处理模块包括多个环连接光处理模块和多个卫星间光处理模块；以及被配置为传送多个光子波长的至少一个光纤环，所述至少一个光纤环经由所述环连接光处理模块的各个模块输入端和模块输出端通信地耦合到所述环连接光处理模块中的每一个；该方法包括：通过至少一个卫星间处理模块的模块输入端和至少一个卫星间处理模块的模块输出端，由至少一个卫星间处理模块通信地光学耦合到相应的远程卫星；将包括卫星间数据的波长通过相应组光滤波器由所述至少一个卫星间处理模块传送到至少一个所述环连接光处理模块；以及至少部分地由所述至少一个环连接光处理模块处理所述卫星间数据。

上述实施例的各种可选特征包括以下内容。对于多个光处理模块中的每一个，各个输出组的光滤波器和各个输入组的光滤波器可动态地调谐。多个光处理模块中的每一个可以具有相同的架构。至少一个光纤环可以包括双反向旋转光纤环。该处理可以通过在至少一个光纤环上传送的光子数据的星载光信号处理来提供。该处理可以通过与在至少一个光纤环上传送的波长对应的电磁数据的星载射频信号处理来提供。该方法可以包括向多个远程卫星提供可选择的光路由。该方法可以包括提供跳射频地面通信。该方法可包括使用时分多路复用聚集来自多个卫星的多个信号。每个光处理模块可以包括抗辐射光学材料和低放气结构材料。

附图说明

结合在本说明书中并且构成本说明书的一部分的附图展示了本公开内容并且与说明书一起用于解释本公开内容的原理。

图1是根据不同实施例的使用光子λ交换的卫星通信系统的示意图；

图2是根据不同实施例的使用光子λ交换的卫星有效负荷系统的示意图；以及

图3是根据不同实施例的卫星光子λ交换方法的流程图。

应注意，附图的一些细节已被简化并被绘制以促进对本教导的理解，而不是维持严格的结构准确性、细节和比例。

具体实施方式

现在将详细参考所披露的示例，这些示例在附图中示出。在可能的情况下，贯穿附图，相同的参考标号将用于指代相同或相似的部件。在以下描述中，参考了形成本公开一部分的附图，并且在附图中通过示例的方式示出了具体示例。足够详细地描述了这些示例，以使本领域技术人员能够实践它们，并且应当理解，可以利用其他示例，并且可以在不脱离本公开的范围的情况下做出改变。因此，以下描述仅仅是示范性的。

现有技术的卫星有效负荷可以是模拟的或(电)数字的。相比之下，一些实施例提供了全部或部分光学有效负荷。这样的有效负荷可以将光子从一个波速交换到另一个光束。特别地，一些实施方式允许有效负荷中的任何至任何光束交换。一些实施例可以在指向地球的波束或连接在卫星之间的光学交联之间交换。

不同实施例通过处理包含用户流量或系统控制和管理流量的射频(RF)载波或信道、使用时分多路复用(TDM)聚集流量以及将聚集的TDM流量交换到光波长，以通过卫星星座提供卫星信号路由和/或交换流量。一些实施例将卫星RF信号转换为光脉冲，然后转换回RF以用于下行链路。一些实施例利用光子λ交换。

一些实施例将光分插复用器(OADM)集成到卫星有效负荷中以处理卫星间交换和/或路由、使用TDM聚集RF载波或信道、将这些聚集映射到光波长上、以及将所得波长路由到所选择的目的地卫星有效负荷。在一些实施例中，OADM可以是可重新配置的OADM(ROADM)。

一些实施例提供与双跳频功能相反的单跳频功能。通常，在双跳频系统中，地面上的用户终端向卫星发送数据。卫星然后可以将数据发送到地球网关站以进行高级处理。然后，地球网关站将处理过的数据通过地面上的光纤传递到另一地球网关系统，该另一地球网关系统将它发送回不同的卫星，该不同的卫星可以将数据传递到地球上的最终目的地终端。

相反，一些实施例提供单跳频功能。根据一些实施例的卫星有效负荷具有足够的星载处理能力，使得信号不需要向下回到网关站进行处理，例如调制/编码/路由/交换。这样的处理可以代替地在如本文所公开的有效负荷上执行。代替向地球网关系统发送数据以进行高级处理，一些实施例利用卫星间链路。由此，数据可以从基于地面的终端到达卫星，并且直到它在地球目的地终端处到达路径的末尾才返回到地球。这类实施例解决了通过非对地静止轨道(NGSO)卫星的星座或通过包含低地球轨道(LEO)、中地球轨道(MEO)和对地静止轨道(GEO)卫星的一些组合的分层星座来有效地路由和/或交换流量的问题。

与已知的卫星有效负荷相比，一些实施例的光学或部分光学有效负荷具有优异的大小、重量和功率(SWaP)特性。通常，光学硬件比电子硬件轻，因此实施例可以用相同重量进行更多的处理。实施例可利用光收发器内的掺铒光纤放大器，其可将更多波长封装到链路中。与完全基于电子的系统相比，这种实施例可以在空间中通过光骨干网提供更大的路由能力。进一步，本文公开的光学硬件在不同信号路径之间提供良好的信号抗扰性。

图1是根据不同实施例的使用光子λ交换的卫星通信系统的示意图。所示的系统包括三个卫星101、103、105的星座，其可以处于地静止或非地静止(例如，LEO或MEO)轨道中。

每个卫星101、103、105包括相应的有效负荷101、104、106。有效负荷102、104、106提供光子λ交换。具体而言，每个有效负荷102、104、106包括光分插复用器(OADM)，其可以是可重配置OADM(ROADM)。每个有效负荷102、104、106包括TDM交换机/多路复用器(MUX)。TDM交换机/MUX可以是完全光学的，或者可以在RF域中处理。每个有效负荷101、104、106还包括信号处理电路，该信号处理电路可以处理RF域中的信号，或者替代地完全在光域中处理信号。

卫星101被示出为具有分别与卫星103和卫星105的光学卫星间链路(OISL)。ISL可以是静态的、动态的或极动态的。静态ISL可以位于同一轨道平面内的卫星之间。此类卫星可具有在前方和后方的将始终处于视野中的卫星。动态ISL可以在相邻轨道平面中的卫星之间。这样的卫星可以在彼此的视野中达到每次例如15分钟左右。极其动态的ISL可以是在接缝中的相邻平面中的卫星之间。这样的卫星可以在彼此的视野中达到每次仅几秒钟。

ISL可使用粗波分复用(CWDM，例如，每个链路8或16个信道)、密集WDM(DWDM，例如，每个链路32、64或128个信道)或超密集WDM(UDWDM，例如，每个链路192个或更多个信道)。

实施例可以利用基于约束的波长路由。这种路由可以在从系统的一端到另一端的多个卫星之间利用多个波长。

如图1所示，卫星可与地面上的各种实体通信。卫星101和卫星105被示出为对地球投射波束。这种通信可以是RF和/或光学的。通常，地球的下行链路是RF。进一步，一般而言，光通信链路可以在卫星之间。卫星101被示出为与蜂窝网和物联网用户终端108通信。然而，实施例不限于此。卫星101可以与之通信的另外的基于地面的实体包括移动WiFi接入点、航空和航海移动卫星终端、固定卫星用户终端和其他实体。

卫星106还被示为与全球网络操作中心(全球NOC)110通信。这种全球NOC110被示出为包括卫星操作中心(SOC)和网络安全操作中心(CSOC)。CSOC提供监视和检测以确保系统是安全的。全球NOC还包括网络操作中心(NOC)，其可以包括系统资源管理器(SRM)。

SRM可以是包括全球SRM的分布式实体，该全球SRM接收运营商输入和约束以及其他外部约束(例如，全球天气、来自在相同频带中操作的外部系统的星历数据)，并且产生全球和区域资源管理策略，该全球和区域资源管理策略被传播到驻留在每个卫星有效负荷、地面网关和用户终端上的分布式SRM客户端。这些传播策略由本地有效负荷、网关和终端SRM客户端用来创建与波束、载波和交换/转发功能相关的本地配置信息。SRM客户端还可以向全球SRM反馈关键性能指标数据，以便连续优化系统资源分配和系统性能。

SRM可以支持跳频波束和非跳频波束。通常，非跳频波束利用静态波束，每个静态波束具有不同的频带并且被静态地分配给地球上的不同单元。不同频带的使用提供了单元边缘处无干扰的益处。只要用户群体是静态的并且总是要求对系统的相同访问，则静态非跳频波束就是有用的。但是，例如，移动系统可以按照一天时间具有变化的需求要求和变化的接入需要，这意味着这样的系统可以在不同的时间点在不同的单元中具有不同的需求。

跳频波束在不同时间在不同位置利用不同频带的波束。对于跳频波束，不同的单元在不同的时间点被激励。波束跳频通过根据空间排列在不同时间给予不同用户对系统的不同访问来提供增加的系统容量。代替根据可在不同时间使用或不使用的非跳频波束系统具有多个完全激励的波束，跳频波束系统利用映射到TDM的频分多路复用(FDM)。TDM用于将流量多路传输到不同光波长上，并且波束跳频使用FDM，所述FDM将频谱向上拆分成不同的信道，然后在那些信道中跳跃。因此，波束跳频以高效的方式实现服务动态需求。基于客户将需要什么，跳频可以是智能的或已知的模式。

SRM提供智能波束跳频。系统将来自地面终端的实时数据馈入SRM。SRM然后使用这个数据来确定如何修改波束跳频模式以增加系统随时间的效率。

根据各个实施例，光学ISL可以使用多波长互连(其中，SRM使用路由和波长分配算法确定端到端路径)，或光学ISL可以使用单个相干激光器，其中，使用单个波长来承载相邻卫星之间的所有流量。前者对电路交换网络进行了优化，而后者的方法例如对分组交换网络进行了优化。

图2是根据不同实施例的使用光子λ交换的卫星有效负荷系统200的示意图。卫星有效负荷系统200可包含在例如图1的卫星101、103、105中。系统200对所使用的波形(例如，跳射频、非跳射频、TDM、FDM、CDMA等)是透明的。

卫星有效负荷系统200可基于光处理模块202、204、206、208、210。可以制造多个这样的光处理模块以具有相同的架构。以这种方式，卫星有效负荷系统200可以被有效地设计和制造。例如，光处理模块202、204、206、208、210可以使用可重现的组装过程来构建。因此，光处理模块202、204、206、208、210可以是可重复使用的设计组件，其在广播和选择交换设计中的每个分插点(add/drop point)处被复制。这种重复使用降低了成本并增加了制造和空间合格效率。

参照光处理模块202描述光处理模块202、204、206、208、210的示例内部架构；然而，该描述适用于根据一些实施例的其余光处理模块204、206、208、210。光处理模块202包括输入端212和输出端214。输入端212和输出端214可以包括用于耦合光传输线和将光信号传送到光处理模块202的物理端口。输入端212可耦合到光处理模块202中的光分路器216的输入端。光分路器216具有一个输入端和两个输出端。光分路器216的一个输出端可耦合到动态增益均衡器(DGE)218。DGE218有助于如下面进一步描述的分插多路复用。DGE218的输出端耦合到光耦合器220的输入端。光耦合器220具有两个输入端和一个输出端。光耦合器220的输出端被提供给光处理模块202的输出端214。

光分路器216的另一输出端耦合到一组输出光滤波器222。输出光滤波器222可以是固定的或可调谐的。利用可调谐光滤波器222的实施例可以通过卫星星座的光骨干网动态地改变路由。即，利用可调谐光滤波器222的实施例包括ROADM功能。光滤波器的数量可对应于卫星与之通信的远程卫星的数量。输出光滤波器222可包括用于耦合光传输线和传送光信号的一个或多个物理端口。

光耦合器220的另一输入端耦合到一组输入光滤波器224，该组输入光滤波器匹配输出光滤波器组222。输入光滤波器224可以是固定的或可调谐的，提供OADM或ROADM功能。输入光滤波器224可包括用于耦合光传输线和传送光信号的一个或多个物理端口。

因此，光处理模块202包括用于接收光波长的输入端212、用于传输光波长的输出端214、用于与另一个光处理模块的对应的输出光滤波器组耦合的一组输入光滤波器224以及用于耦合到另一个光处理模块的一组输入光滤波器的一组输出光滤波器222。

所述光学和光子组件包括用于促进表征空间的高辐射、真空和低重力环境中的操作的特征。这些特征包括以下各项中的任一项或其任何组合：使用抗辐射光学材料(例如，玻璃、晶体、液晶和波导)、用低放气材料替代高放气聚合物和粘合剂(例如，用于结构组件)、用耐辐射材料消除在高辐射环境中降解的材料、防止形成导电晶须的减缓措施、消除对用于热传递的对流的依赖性的热管理、以及实现允许在真空环境中操作的设计特征。用于在真空中操作的此类设计特征包括排气以促进到真空的过渡并消除真空引起的应力、气密密封以维持内部压力和气体含量、以及优化光学设计以允许在环境压力和真空环境中操作。

卫星有效负荷系统200进一步包括双反向旋转光纤环226。光纤环可以包括主光纤环和用于冗余的次光纤环。两个环具有与系统的其余部分相同的连接。冗余环可以是互连的，使得如果一个环下降，则另一个环作为新的主环取代。光纤环226可以使用DWDM或UDWDM。如本文详细描述的，当与光学模块串联使用时，光纤环226允许将流量从给定外部接口上的一个波长交换到不同外部接口上的不同波长。即，光纤环226通过在其内交换波长以在有效载荷上至少部分地执行光交换。注意，可以通过每光纤环使用更多波长或通过使用附加的互连光纤环来缩放实施例的带宽。

根据光处理模块202、204、206、208、210的相应输入端和输出端是耦合到光纤环226还是用于卫星间链路，光处理模块202、204、206、208、210可被分类为环连接光处理模块或卫星间光处理模块。因此，光处理模块204、208、210是环连接光处理模块，而光处理模块202、206是卫星间光处理模块。

卫星间光处理模块202、206分别通过它们各自的光滤波器组连接到相应的环连接光处理模块204、208。因此，卫星间光处理模块202的输出光滤波器组222通信地耦合到环连接光处理模块204的输入光滤波器组228。进一步，卫星间光处理模块202的输入光滤波器组224通信地耦合到环连接光处理模块204的输出光滤波器组230。

环连接光处理模块210提供对从光纤环226拾取的波长的数据的处理。根据一些实施例，这种处理可以完全在光域232内。或者，根据一些实施例，处理在RF域234中执行。根据这样的实施例，光处理模块206的光滤波器组耦合到RF处理电路。如图2所示，这种RF处理电路可包括TDM交换机236、TDM调制器/解调器238和专用RF处理电路240。

系统200的光处理模块202、204、206、208、210和光纤环226可概念化为包括直通路径和分出路径(drop path)，所述直通路径包括去往相邻卫星的流量，所述分出路径包括被分出以进行本地处理的流量。具体地，光处理模块202的光分路器216将接收到的ISL信号分成直通路径和分出路径。直通路径流量行进到218DGE中，该218DGE选择要被分出的(一个或多个)波长，并将它们过滤出该直通路径。DGE218因此过滤被分出的流量，使得那些波长不再存在于直通路径中。留在通往光耦合器220的直通路径中的所有信号都是被接收且未被分出处理的信号。这些波长被发送到光耦合器220。

来自光分路器216的分出路径将波形传递到环连接光处理模块204，环连接光处理模块204将这样的波形传递到光纤环226。这些波形可由环连接光处理模块210进行光处理，或使用TDM交换机236、TDM MUX/DEMUX238和RF处理器240在RF域234中进行处理。然后经过环连接光处理模块210的光耦合器将处理后的波形添加到光纤环226。更具体地，经处理的波形由环连接光处理模块204从光纤环226中拾取，并且经由它们各自的光滤波器组传递到卫星间光处理模块202。在光耦合器220处，无论是在RF域234中还是完全在光域内，已被星载处理的分出波长被添加到用于传输到相邻卫星的直通路径的信号。这些信号在ISL上被传输。(注意，分出路径上的一些波形被指定给地面上的地球终端，并且这些波形不被重新添加以去往ISL。)总之，DGE218在光纤环226上过滤掉被分出以处理的所有波形，然后在DGE218的另一侧，光耦合器220重新添加从光纤环226处理和获取的适当波形，以通过输出端214输出到ISL。因此，DGE218执行至少一些分出(drop)功能，并且光耦合器220执行至少一些插入(add)功能。

一些实施例提供了一种疏导功能，其中，去往/来自不同RF波束或光波长的流量可以被疏导到不同光波长上。这种疏导可以光学地或在RF域中部分地执行，如目前所公开的。

一些实施例可以完全光学地改变流量的波长，即，不进入RF域。为了这样做，这样的实施例可以利用可调谐的光滤波器222、224的组。此类实施例可将此类可调谐光滤波器用于交换功能。例如，第一波长的流量可经由光分路器216被引导至分出路径。流量可以进入该组光滤波器222并且由该组光滤波器222中的相应波长的滤波器来选择。接收组光滤波器228中的对应滤波器可将对应接收滤波器调谐到不同于第一波长的第二波长。然后，来自第二波长的流量可以经由环连接光处理模块204的光耦合器以第二波长进入光纤环226。

或者，一些实施例可使用TDM交换机236通过电转换过程运行信号来改变波长。根据这样的实施例，当一个波长处的流量被脱离时，在RF域234中改变该波长，并且然后重新添加改变后的波长。

图3是根据不同实施例的卫星光子λ交换的方法300的流程图。方法300可由诸如卫星有效负荷系统200的系统执行，该系统可部署在诸如卫星101、103或105的卫星中。

在框302，系统200经由卫星间链路通信地耦合至远程卫星。例如，可使用系统200的卫星间光处理模块(例如，光处理模块202)的输入端和输出端提供这种链路。该链路可以是纯光学的。该链路可以包括两个组件，一个用于传输，另一个用于接收。标准光学元件可用于通过远程卫星定位、传送和接收光波长。

在框304处，系统200将接收到的光波长从接收的卫星间光处理模块(例如，光处理模块202)传递到环连接光处理模块(例如，光处理模块204)。系统200可以通过其相应组的光滤波器(例如，224、230)来传递波长。

在框306处，系统200处理经由ISL接收到的流量。该处理可以包括波长改变、调制、编码、路由和/或交换。该处理可以完全在光域中执行，或部分在RF域(例如，234)中执行。

一旦被处理，信号可被重新添加到光纤环226，由光处理模块(例如，206)拾取，并被发送到与在处理之前从其接收的卫星不同的远程卫星。

进一步地，本披露包括根据以下条款的实施例：

1.一种卫星有效负荷系统(200)，包括：多个光处理模块(202，204，206，208，210)，每个光处理模块包括：模块输入端(212)，包括光分路器(216)；模块输出端(214)，包括光耦合器(220)；动态增益均衡器(218)，介于所述光分路器的第一输出端与所述光耦合器的第一输入端之间；耦合到所述光分路器的第二输出端的输出组光滤波器(222)；以及耦合到所述光耦合器的第二输入端的输入组光滤波器(224)；其中，所述多个光处理模块包括多个环连接光处理模块(204，208，210)和多个卫星间光处理模块(202，206)；以及被配置为传送多个光子波长的至少一个光纤环(226)，所述至少一个光纤环经由所述环连接光处理模块的相应模块输入端和模块输出端通信地耦合到所述环连接光处理模块中的每一个；其中，至少一个环连接光处理模块经配置提供对所述至少一个光纤环上传送的波长进行星载信号处理；其中，多个所述环连接光处理模块每个都经由相应组的光滤波器通信地耦合到相应的卫星间光处理模块；其中，每个卫星间光处理模块被配置为经由其模块输入端和经由其模块输出端光学通信地耦合到相应的远程卫星。

2.根据条款1所述的卫星有效负荷系统，其中对于多个光处理模块中的每一个，相应的输出组光滤波器和相应的输入组光滤波器是动态可调谐的。

3.根据条款1所述的卫星有效负荷系统，其中所述多个光处理模块中的每一个具有相同的架构。

4.根据条款1所述的卫星有效负荷系统，其中至少一个光纤环包括双反向旋转光纤环。

5.根据条款1所述的卫星有效负荷系统，其中环连接光处理模块中的至少一个配置成提供对在至少一个光纤环上传送的光子数据的星载光信号处理。

6.根据条款1所述的卫星有效负荷系统，其中环连接光处理模块中的至少一个配置成提供对应于在至少一个光纤环上传送的波长的电磁数据的板上射频信号处理。

7.根据条款1所述的卫星有效负荷系统，被配置为向多个远程卫星提供可选择的光路由。

8.根据条款1所述的卫星有效负荷系统，被配置成提供跳射频地面通信。

9.根据条款1所述的卫星有效负荷系统，被配置为使用时分多路复用聚集来自多个卫星的多个信号。

10.根据条款1所述的卫星有效负荷系统，其中每个光处理模块包括抗辐射光学材料和低放气结构材料。

11.一种由卫星有效负荷系统(200)执行的方法(300)，所述卫星有效负荷系统包括：多个光处理模块(202、204、206、208、210)，每个光处理模块包括：模块输入端(212)，包括光分路器(216)；模块输出端(214)，包括光耦合器(220)；动态增益均衡器(218)，介于所述光分路器的第一输出端和所述光耦合器的第一输入端之间；输出组光滤波器(222)，其耦合到所述光分路器的第二输出端；以及耦合到所述光耦合器的第二输入端的输入组光滤波器(224)；其中，所述多个光处理模块包括多个环连接光处理模块(204、208、210)和多个卫星间光处理模块(202、206)；以及被配置为传送多个光子波长的至少一个光纤环(226)，所述至少一个光纤环经由所述环连接光处理模块的相应模块输入端和模块输出端通信地耦合到所述环连接光处理模块中的每一个；该方法包括：至少一个卫星间处理模块经由至少一个卫星间处理模块的模块输入端和至少一个卫星间处理模块的模块输出端通信地光学耦合到相应的远端卫星；将包括卫星间数据的波长经由相应组的光滤波器由所述至少一个卫星间处理模块传递到至少一个所述环连接光处理模块；以及至少部分地由所述至少一个环连接光处理模块处理所述卫星间数据。

12.根据条款11所述的方法，其中对于多个光处理模块中的每一个，相应的输出组光滤波器和相应的输入组光滤波器是动态可调谐的。

13.根据条款11所述的方法，其中所述多个光处理模块中的每一个具有相同的架构。

14.根据条款11所述的方法，其中所述至少一个光纤环包括双反向旋转光纤环。

15.根据条款11所述的方法，其中通过在至少一个光纤环上传送的光子数据的星载光信号处理来提供所述处理。

16.根据条款11所述的方法，其中通过对应于在至少一个光纤环上传送的波长的电磁数据的星载射频信号处理来提供所述处理。

17.根据条款11所述的方法，进一步包括向多个远程卫星提供可选择的光路由。

18.根据条款11所述的方法，其还包括提供跳射频地面通信。

19.根据条款11所述的方法，进一步包括使用时分多路复用聚集来自多个卫星的多个信号。

20.根据条款11所述的方法，其中每个光处理模块包括抗辐射光学材料和低放气结构材料。

本公开不限于在本申请中描述的特定实施例，其旨在说明各个方面。如本领域技术人员将清楚的，在不脱离其精神和范围的情况下，可以进行许多修改和变化。除了本文中列举的那些方法和设备之外，本公开范围内的功能上等同的方法和设备对于前述描述中的本领域技术人员将是显而易见的。这些修改和变化旨在落入所附权利要求的范围内。本公开将仅由所附权利要求书以及这些权利要求被授权的等效物的全部范围限制。还应当理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不意图是限制性的。

关于在此使用基本上任何复数和/或单数术语，本领域的技术人员可以根据上下文和/或应用的需要从复数转换为单数和/或从单数转换为复数。为了清楚起见，在本文中可以明确地陈述各种单数/复数排列。

本领域的技术人员将理解，总体上，在此所使用的并且尤其在所附权利要求书(例如，所附权利要求书的主体)中使用的术语总体上旨在作为“开放式”术语(例如，术语“包括”应当被解释为“包括但不限于”，术语“具有”应当被解释为“至少具有”，术语“包括”应当被解释为“包括但不限于”等)。本领域的技术人员将进一步理解，如果旨在给出特定数量的所引入的权利要求陈述，那么这种意图将在权利要求中被明确地陈述，并且在不存在这种陈述的情况下，不存在这种意图。例如，为了帮助理解，以下所附权利要求书可包含使用引导性短语“至少一个”和“一个或多个”来引入权利要求陈述。然而，此类短语的使用不应被解释为暗示通过不定冠词“一个”或“一种”引入的权利要求陈述将包含此类引入的权利要求陈述的任何特定权利要求限制为仅包含一个此类陈述的实施例，甚至当同一权利要求包括引导性短语“一个或多个”或“至少一个”以及不定冠词如“一个”或“一种”(例如，“一个”和/或“一种”应被解释为意指“至少一个”或“一个或多个”)时；用于引入权利要求陈述的定冠词的使用同样适用。此外，即使明确地陈述了特定数目的所引入的权利要求陈述，本领域的技术人员将认识到此类陈述应解释为意指至少所陈述的数目(例如，“两个陈述”的裸陈述，没有其他修饰语，意指至少两个陈述，或两个或更多个陈述)。此外，在使用类似于“A、B和C中的至少一项等等”的惯例的情况下，通常，这种构造旨在本领域技术人员应当理解该惯例的意义上(例如，“具有A、B和C中的至少一项的系统”将包括但不限于系统单独具有A、单独具有B、单独具有C、A与B一起、A与C一起、B和C一起、和/或A、B和C三者一起，等等)。在使用类似于“A、B或C中的至少一项等等”的惯例的情况下，通常，这种构造旨在本领域技术人员理解该惯例的意义上(例如，“具有A、B或C中的至少一项的系统”将包括但不限于系统单独具有A、单独具有B、单独具有C、A与B一起、A与C一起、B和C一起、和/或A、B和C三者一起，等等)。本领域的技术人员将进一步理解，无论是在说明书、权利要求书还是附图中，呈现两个或更多个替代性术语的几乎任何分离性词语和/或短语都应当被理解为考虑到包括这些术语中的一个、这些术语中的任一个、或两个术语的可能性。例如，短语“A或B”将被理解为包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。此外，在依据马库什组描述本披露的特征或方面的情况下，本领域的技术人员将认识到，由此也依据马库什组乘员中的任何单独成员或子组来描述本公开。

虽然本文已经公开了各个方面和实施例，但其他方面和实施例对本领域技术人员是显而易见的。在此披露的各个方面和实施例是为了说明的目的并且不旨在进行限制，其中真实的范围和精神是由随附权利要求书指示的。

Claims

1.一种卫星有效负荷系统(200)，包括：

多个光处理模块(202、204、206、208、210)，每个光处理模块包括：

模块输入端(212)，其包括光分路器(216)，

模块输出端(214)，其包括光耦合器(220)，

动态增益均衡器(218)，其介于所述光分路器的第一输出端和所述光耦合器的第一输入端之间；

输出组光滤波器(222)，其耦合到所述光分路器的第二输出端，以及

输入组光滤波器(224)，其耦合到所述光耦合器的第二输入端；

其中，所述多个光处理模块包括多个环连接光处理模块(204、208、210)和多个卫星间光处理模块(202、206)；以及

至少一个光纤环(226)，其被配置为传送多个光子波长，所述至少一个光纤环经由所述环连接光处理模块的相应模块输入端和模块输出端通信地耦合到所述环连接光处理模块中的每一个；

其中，至少一个所述环连接光处理模块经配置以提供对所述至少一个光纤环上传送的波长进行星载信号处理；

其中，多个所述环连接光处理模块每个都经由相应组的光滤波器通信地耦合到相应的卫星间光处理模块；

其中，每个卫星间光处理模块被配置为经由其模块输入端和经由其模块输出端光学通信地耦合到相应的远程卫星。

2.根据权利要求1所述的卫星有效负荷系统，其中，对于所述多个光处理模块中的每一个，相应的所述输出组光滤波器和相应的所述输入组光滤波器是动态可调的。

3.根据权利要求1所述的卫星有效负荷系统，其中，所述多个光处理模块中的每一个具有相同的结构。

4.根据权利要求1所述的卫星有效负荷系统，其中，所述至少一个光纤环包括双反向旋转光纤环。

5.根据权利要求1所述的卫星有效负荷系统，其中，所述至少一个环连接光处理模块被配置为提供在所述至少一个光纤环上传送的光子数据的星载光信号处理。

6.根据权利要求1所述的卫星有效负荷系统，其中，所述至少一个环连接光处理模块被配置为提供对应于在所述至少一个光纤环上传送的波长的电磁数据的星载射频信号处理。

7.根据权利要求1所述的卫星有效负荷系统，被配置为提供跳射频地面通信。

8.根据权利要求1所述的卫星有效负荷系统，被配置为用时分多路复用从多个卫星聚集多个信号。

9.根据权利要求1所述的卫星有效负荷系统，其中每个光处理模块包括抗辐射光学材料和低放气结构材料。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的卫星有效负荷系统，被配置为向多个远程卫星提供可选择的光路由。

11.一种由根据权利要求1至10中任一项所述的卫星有效负荷系统(200)执行的方法(300)，所述卫星有效负荷系统包括：

模块输入端(212)，其包括光分路器(216)，

模块输出端(214)，其包括光耦合器(220)，

该方法包括：

将至少一个卫星间处理模块经由所述至少一个卫星间处理模块的模块输入端和所述至少一个卫星间处理模块的模块输出端通信地光学耦合到相应的远程卫星；

将包括卫星间数据的波长经由相应组的光滤波器由所述至少一个卫星间处理模块传递到至少一个所述环连接光处理模块；以及

至少部分地由所述环连接光处理模块中的至少一个处理所述卫星间数据。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，对于所述多个光处理模块中的每一个光处理模块，相应的所述输出组光滤波器和相应的所述输入组光滤波器是动态可调的。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述多个光处理模块中的每一个具有相同的架构。

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述至少一个光纤环包括双反向旋转光纤环。

15.根据权利要求11所述的方法，其中，通过对在所述至少一个光纤环上传送的光子数据进行星载光信号处理来提供所述处理。

16.根据权利要求11-15中任一项的方法，进一步包括向多个远程卫星提供可选择的光路由。