JP2021515506A - 自由空間光通信、無線周波数通信、並びにインテリジェントフレームおよびパケット交換を採用するハイブリッドワイヤレスリンク - Google Patents

自由空間光通信、無線周波数通信、並びにインテリジェントフレームおよびパケット交換を採用するハイブリッドワイヤレスリンク Download PDF

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Abstract

ハイブリッドワイヤレスリンク中のノードは、自由空間光(FSO)端末と無線周波数(RF)端末とを含む。FSO端末は、FSOリンクを介してデータを送信するように構成され、RF端末は、自由空間RFリンクを介してデータを送信するように構成される。ノードはまた、FSO端末とRF端末とに結合されたスイッチ/コントローラを含む。スイッチ/コントローラは、データを受信し、FSOリンク、RFリンク、またはその両方を介してデータのデータフレームを送信すべきかどうかをデータリンクレイヤにおいて決定するように構成される。決定は、データフレームのコンテンツに基づき、決定が行われると、スイッチ/コントローラは、FSO端末、RF端末、またはその両方にデータフレームを誘導する。いくつかの実施形態では、スイッチ/コントローラは、ネットワークレイヤにおいて決定を行う。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、その主題の全体が参照により本明細書に組み込まれる、2018年2月22日に出願された「Hybrid Wireless Link Employing Free-Space Optical Communication, E-Band Radio Frequency Communication, and Intelligent Packet Switching」と題する特許仮出願第62/634,126号および2018年8月17日に出願された「Traffic Steering for Hybrid Communication Links」と題する特許仮出願第62/719,561号の優先権を主張する。
本明細書は、ワイヤレスデジタル通信の方法に関する。詳細に言えば、本明細書は、2つのワイヤレスデジタル通信ノード間の通信に関する。詳細に言えば、本明細書は、インテリジェントデータスイッチ/コントローラと、一般にミリメートル波周波数帯域の周波数において送信および受信する高容量無線周波数(RF)端末と、光学的に送信および受信する高容量自由空間光通信(FSO)端末とをそれぞれが含んでいる、2つのノード間のワイヤレスデジタル通信のための技法に関する。
関連技術の説明
ワイヤレス通信
ワイヤレスデータ送信は、電気導体または光ファイバによって接続されない2つのポイント間で情報を転送するための証明された技法である。現代の通信ネットワークが、光ファイバケーブル、同軸ケーブル、および他のワイヤード伝送媒体を広く利用するが、ワイヤレス通信リンクは多くのネットワークの重要な部分であり続ける。
無線周波数(RF)ワイヤレスリンクは、しばしば、通信ネットワークの端部おいて見られ、セルフォン、コンピュータ、プリンタ、自動車、機械、および多くの他のデバイスなどのデバイスを接続している。それらのワイヤレス接続は、メガビット毎秒(Mbps)で測定される比較的低いデータレートで動作する傾向があり、ここで、1メガビットは、1,000,000ビットに等しい。
RFワイヤレスリンクはまた、地上波通信ネットワークのコアのより近くに見られることがあり、ここで、データレートは、1,000,000,000ビット毎秒または1ギガビット毎秒(1Gbps)を超え得る。これらの高容量ワイヤレスリンクは、「セルラーバックホール」と一般に呼ばれる適用例であるコアネットワークに、セルサイトとしばしば呼ばれるセルラーネットワーク中のノードを接続する。高容量RFワイヤレスリンクはまた、工業団地内の2つ以上の建築物、並びに個々のまたは複数の建築物をコアネットワークに接続する。それらはまた、メトロポリタンネットワークと長距離ブロードバンドネットワークとの両方におけるノードを接続する。
RFワイヤレスリンクは、しばしば、光ファイバケーブルおよび/または同軸銅ケーブルを使用するものなどのワイヤードリンクが、(地理、敷設権の欠如、または他の障壁により)実現不可能であるか、(設置コスト、敷設権コスト、認可コスト、または他のコストにより)費用がかかりすぎるか、(ケーブルが設置中にまたはそれが設置された後に誤ってまたは故意に損傷または破損するリスクにより)危険すぎるか、または(延長された設置タイムラインにより)遅すぎるときに地上波通信ネットワーク中で使用される。RFワイヤレスリンクはしばしば、地形により光ファイバまたは同軸銅ケーブルの設置が困難または不可能であるロケーションにおいて、敷設権の取得若しくはその代金を支払う必要なしに、はるかに低いコストで、および/または光ファイバ若しくは同軸銅ケーブルリンクよりもはるかに迅速に設置され得る。
ワイヤレスリンクはまた、空中通信ネットワークにおいて使用され、地上におよび互いに固定翼機、ヘリコプター、飛行船、気球、および他の空中プラットフォームなどの空中プラットフォームを接続する。同様に、ワイヤレスリンクは、衛星との間での通信のために使用される。空中および衛星通信ネットワークの性質を考慮すると、ワイヤードリンクは選択肢にならない。空中および衛星通信ネットワークにおけるすべてのリンクはワイヤレスである。
RFワイヤレスリンクを介して達成可能なデータレートは、リンクのために利用可能な帯域幅(無線周波スペクトル中の周波数範囲)によって限定される。ワイヤレスリンクのために300MHz(300,000,000Hz)と30GHz(30,000,000,000Hz)との間のマイクロ波帯域中の周波数が一般的に使用される。マイクロ波帯域は、異なるチャネルに分割され、これらは、しばしば(地上波ワイヤレス通信、無線またはテレビジョン放送、衛星通信、衛星放送、モバイルネットワーキング、航空無線ナビゲーション、および電波天文学などの)特定の使用のために指定され、米国の連邦通信委員会(FCC)などの政府団体によって管理、認可される。ワイヤレス地上波ワイヤレス通信のために割り振られたチャネルは、一般に、20MHz(20,000,000Hz)から80MHz(80,000,000Hz)までにわたる。したがって、マイクロ波帯域(マイクロ波リンク)で動作するRFワイヤレスリンクによって達成可能なデータレートは、1Gbps(1,000,000,000ビット毎秒)未満に限定される。高容量ワイヤレスリンクのための典型的な全二重レートは、600Mbpsから800Mbpsまで(600,000,000ビット毎秒から800,000,000ビット毎秒まで)にわたる。
256QAM(直交振幅変調)、1024QAM、および2048QAMなどの高次の、帯域幅効率に優れた変調技法がマイクロ波リンクに関連するデータレートを増加させるために採用され得る。しかし、増加したデータレートおよび帯域幅効率は、雨などの気象の影響に対するリンクの耐性を著しく低減し、それによって、マイクロ波リンクによってカバーされ得る距離を限定する。
Eバンドワイヤレス通信
2003年に、FCCは、地上波RFワイヤレス使用のために71GHzと86GHzとの間のミリメートル波(mm波)周波数の2つの帯域、71〜76GHzと81〜86GHzとを認可した。集合的に、これらの帯域はEバンドと呼ばれる。Eバンドは、世界中の多くの他の国によって地上波RFワイヤレス通信のために利用可能にされており、今後数年でより多くの国によって利用可能にされることになる。Eバンドにおいて利用可能な総スペクトルの合計10GHzを用いて、利用可能なスペクトルの一部分のみが利用される場合でも、全二重のより高いデータレートがEバンドワイヤレスリンクによって可能になる。しかしながら、この周波数範囲中の電波は、雨の影響を受けやすい。雨滴は、Eバンド電波を吸収し、それを散乱する。したがって、リンクのエンドポイント間で雨が降っているとき、Eバンドワイヤレスリンクのパフォーマンスは著しく劣化され得る。
Eバンドリンクに対する雨の影響をなくすために、リンク距離が限定され得、中間ノードをリピータとして使用してより長い距離を複数のEバンドリンクがカバーすることを必要とする。残念ながら、そのようなマルチホップEバンドリンクのコストは、リピータを必要としないリンクよりもはるかに大きい。
世界のいくつかの部分では、Eバンドスペクトルの使用は、認可要件がない。米国を含む他の部分では、Eバンド周波数で送信するために認可が必要とされる。そのような認可のコストは、必要なとき、マイクロ波チャネルの使用のためのそれよりも著しく少ない傾向がある。
自由空間光通信
自由空間光通信(FSO:Free Space Optics)とも呼ばれる自由空間光通信は、RFワイヤレス通信の代替である。無線周波数波を介してデータを送信するのではなく、FSO通信は、送信機においてレーザの出力を変調し、受信機において被変調信号を検出することによって光を介してデータを送信する。FSO通信は、光ファイバ通信と同様である。光ケーブルを通して変調された光を送るのではなく、信号は、空気、すなわち自由空間を通して送られる。
FSOシステムは、850ナノメートル(nm)、980nmを含む異なる波長で、1300nm領域(1280nmから1310nm)内で、および1550nm領域(1530nmから1565nm)内で動作することができる。
FSO通信は、Eバンドワイヤレス通信と比較して多くの利点を有する。FSO信号は、雨の影響を受けにくく、FSO送信は、認可を必要とせず、狭いFSO信号は、傍受することが困難である。
Eバンドワイヤレスリンクのように、FSOリンクは、10Gbps以上のデータレートで動作することができる。特定の波長で光信号を変調することによって作成される各光チャネルは、10Gbps以上のデータを搬送することができる。それぞれが固有の波長をもつ別個の光信号である複数の光チャネルが、さらに高いデータレートを与えるためにFSOリンク中で組み合わされ得る。
残念ながら、FSOリンクは、霧、煙、または視程を制限する他の現象の存在下でうまく機能しない。FSOシステムは、850ナノメートル(nm)領域と1550nm領域とを含む異なる波長で動作することができる。1550nmのまたはその周辺の波長をもつFSO信号は、850nmのまたはその周辺の波長をもつ信号よりも劣った視程を許容することができる。
したがって、FSOリンクは、1km未満に距離的に限定される傾向がある。より長い距離にわたるために、複数の個々のリンクが、中間ノードにリピータを用いて単一のマルチホップリンクに組み合わされなければならない。
OSI(Open Systems Interconnection)モデル
OSIモデルは、国際標準化機構(ISO)および国際電信電話諮問委員会(CCITT)によって1983年に導入されたネットワークモデルである。概念モデルは、機能を実装するために使用される技術を顧慮せずに通信システムの通信機能を規格化し、モデルに従って構築された通信デバイス間の相互運用を可能にする。
OSIモデルは7つのレイヤを含む。レイヤ1は、機能が(光ファイバケーブル、銅ケーブル、銅線、または自由空間などの)物理媒体を介した未加工ビットストリームの送信および受信である物理レイヤである。レイヤ2は、機能が物理レイヤによって接続された2つのノード間でのデータフレームの信頼できる送信であるデータリンクレイヤである。レイヤ3は、機能がネットワークパケットのアドレス指定、ルーティングおよびトラフィック制御を含むマルチノードネットワークを構造化し、管理することであるネットワークレイヤである。レイヤ4は、機能がネットワーク上の2つのポイント間でのネットワークパケットの信頼できる送信であるトランスポートレイヤである。レイヤ5は、機能が通信セッション(2つのノードの間での複数の往復送信の形態での情報の連続交換)を管理しているセッションレイヤである。レイヤ6は、機能がネットワーキングサービスとアプリケーションとの間でのデータの変換であるプレゼンテーションレイヤである。また、レイヤ7は、通信インターフェースとユーザインターフェースとを含む、機能がネットワークにわたるプロセス間通信であるアプリケーションレイヤである。
増加する容量需要
セルフォンおよびコンピュータなどのデバイス、並びにNetflixのようなオーバージエアストリーミングアプリケーションなどのデータハングリーなアプリケーションの数、ネットワークが動作するデータレートの急激な増加は、ネットワークエッジからネットワーク コアを通して、またデータセンターおよび他のデータソースへ/から増加している。従来のマイクロ波通信リンクは、増加したデータレート需要をサポートすることができず、FSO通信リンクは、1〜2kmよりも長い距離にわたって確実には動作することができない。
本明細書の方法およびシステムは、自由空間光通信(FSO)ワイヤレスデータ通信リンクとEバンド無線周波数(RF)ワイヤレスデータ通信リンクとの組合せを含むハイブリッドワイヤレスリンクに集中する。ハイブリッドワイヤレスリンクは、通信ネットワーク中の2つのノード間で自由空間チャネルを通して通信する手段を与える。ハイブリッドワイヤレスリンクにより、データを2〜5kmかそれ以上の距離の間に濃い霧および雨を含む広範囲の気象条件において(例えば、20Gbpsまでのデータレートで)ハイブリッドワイヤレスリンクにわたって送信することを可能にする。
ハイブリッドワイヤレスリンクは、地上波通信ネットワーク中のまたは空中通信ネットワーク(空対地および/または空対空)中の2つのノード(ポイントツーポイント)を接続するために使用され得る。
ハイブリッドワイヤレス通信リンクは、第1のノードが自由空間(ワイヤレス)チャネルの一端にあり、第2のノードがある距離離れて自由空間チャネルのもう一方の端にある、2つのノードを接続する。ハイブリッドワイヤレス通信リンク中の各ノードは、FSO端末と、EバンドRF端末と、スイッチ/コントローラとの3つの主要なサブシステムを含む。各ノードはまた、ノード内のサブシステムの構成および管理を担当するノードコントローラ、スイッチング構成要素、データリンクプロトコル構成要素、通信ネットワークの残部との間でデータを受け入れ、配信するために使用されるネットワークインターフェース、スイッチ/コントローラと他の端末との間でデータおよびコマンド/制御トラフィックを受け入れ、配信するために使用される端末インターフェース、ノード/リンクを構成し、ノード/リンクを管理するためにオペレータまたは高位のコントローラによって使用される管理インターフェース、1つまたは複数の電源、並びに各々が塔、建築物または他のロケーション上に機器の1つまたは複数の部分を取り付けるために使用される1つまたは複数の機器マウントなどの他のサブシステムを含む。各ノードはまた、実施形態に応じて、スイッチ/コントローラと端末のうちの1つ若しくは複数との間でデータを配信する1つ若しくは複数のデータ配信ケーブル、スイッチ/コントローラと端末のうちの1つ若しくは複数との間で制御および管理トラフィックを配信する1つ若しくは複数の制御/管理配信ケーブル、電源と主要サブシステムのうちの1つ若しくは複数との間で電力を分配する1つ若しくは複数の電力分配ケーブル、並びに/または(単一ケーブルにデータ配信、制御/管理配信、および/若しくは電力分配を組み合わせる)1つ若しくは複数の統合ケーブルを含み得る。
単一ノードについて説明するとき、ノード内のサブシステムは「ローカル」と呼ばれ、一方、リンクの遠端にあるノード内のサブシステムは、「リモート」と呼ばれる。
スイッチ/コントローラは、ノードコントローラと、管理インターフェースと、ネットワークインターフェースと、スイッチング構成要素と、データリンクプロトコル構成要素と、端末インターフェースとを含む。
ノードコントローラは、それのサブシステムを含むローカルノードの構成および動作を制御する。ノードコントローラはまた、コマンドラインインターフェース(CLI)、グラフィカルユーザインターフェース(GUI)、シンプルネットワーク管理プロトコル(SNMP)インターフェース、およびネットワーク構成プロトコル(NETCONF)インターフェースなどのいわゆるノースバウンド管理インターフェースを含み得る管理インターフェースを介してオペレータまたはより高いレベルのコントローラと通信する。
ネットワークインターフェースは、周囲の通信ネットワークとインターフェースし、リモートノードに送信されるべきデータを受け入れ、ローカルノードによって受信されたデータを配信する。ネットワークインターフェースは様々なインターフェースを含む。一実施形態では、ネットワークインターフェースは、(1.0Gbpsで動作するIEEE規格802.3zによって指定された)ギガビットイーサネット/GigEと(10.0Gbpsで動作するIEEE規格802.3aeによって指定された)10ギガビットイーサネットとの組合せを含む。
スイッチング構成要素は、(例えば、ポートおよびVLANによる)トラフィックフローの識別と、それらのフロー上でトラフィックポリシングを実行することと、データリンクプロトコル構成要素にフローを切り替えることと、トラフィックシェーピングを実行することとを含む、データフレーム切り替え機能(レイヤ2機能)を実行することを担当する。データリンクプロトコル構成要素はまた、FSOまたは(RFリンクとも呼ばれる)EバンドリンクEのいずれかの利用可能な容量が劣化されるときにトラフィックシェーピングを実行する。
データリンクプロトコル構成要素は、データリンクプロトコルを実装し、どのデータフレーム、バイト、またはビットが送信のためにEバンド端末に送られるのか、送信のためにFSO端末に送られるのか、または冗長送信のためにその両方に送られるのかを管理することを含む、リンクにわたるデータトラフィックの配信を管理することを担当する。データリンクプロトコルはまた、失われたデータフレームの場合の再送信を管理し得る。
スイッチ/コントローラ上の端末インターフェースは、FSO端末とEバンド端末との両方にユーザデータストリームと管理データストリームとを配信し得る。Eバンド端末は、RF端末と呼ばれることもあり、Eバンド端末は、Eバンド信号に限定されない。
各FSO端末は、データインターフェース、管理インターフェース、および電力インターフェースとともに送信機と、受信機と、端末コントローラと、端末パワーユニットとを含み得る。各Eバンド端末は、データインターフェース、管理インターフェース、および電力インターフェースとともに送信機と、受信機と、端末コントローラと、端末パワーユニットとを含む。
各FSO端末送信機は、処理されたユーザデータとオーバーヘッドデータとをもつ1つまたは複数の光キャリア(光信号)を変調し、送信する。オーバーヘッドデータは、ローカルスイッチ/コントローラからリモート端末のスイッチ/コントローラに送られているデータストリーム(コマンド/制御データ)とローカルFSO端末コントローラからリモートFSO端末コントローラに送られているデータストリーム(端末間データ)とを含む。送信機は、送信に備えてこれらの3つのデータストリーム(ユーザデータ、コマンド/制御データ、および端末間データ)を処理する。処理することは、単一の送信データストリームを作成するためにスクランブルすること、インターリーブすること、前方誤り訂正コーディングすること、および/またはデータフレーミングすることを含み得る。送信データストリームは、レーザによって生成されたコリメートされた光キャリアを変調するために使用され、これは、増幅され、光学プロセッサによって処理され、次いで、リモートFSO端末に空気(自由空間)を通して送信開口を通して送信される。
各FSO端末受信機は、リモートFSO端末によって送信された光信号を受信し、復調する。受信された光信号は、受信開口を通して受け入れられ、光学プロセッサによって処理され、増幅され、受信されたデータストリームを回復するために復調される。受信されたデータストリームは、受信されたユーザデータストリーム、コマンド/制御データストリーム、および端末間データストリームを回復するために処理される。処理することは、フレーム化解除すること、前方誤り訂正復号すること、デインターリーブすることおよび/または逆スクランブルすることを含み得る。受信されたユーザデータストリームと制御コマンド/制御データストリームとは、スイッチ/コントローラにFSO端末受信機によって配信され、一方、受信された端末間データストリームは、FSO端末コントローラに配信される。
各Eバンド端末送信機は、処理されたユーザデータとオーバーヘッドデータとをもつ1つまたは複数のRFキャリア(RF信号)を変調し、送信する。FSO端末によって受信されたオーバーヘッドデータと同様に、オーバーヘッドデータは、ローカルスイッチ/コントローラからリモート端末のスイッチ/コントローラに送られているデータストリームとローカル端末コントローラからリモート端末コントローラに送られているデータストリームとを含む。送信機は、送信に備えて3つのデータストリーム(ユーザデータ、コマンド/制御データ、および端末間データ)を処理する。処理することは、単一の送信データストリームを作成するためにスクランブルすること、インターリーブすること、前方誤り訂正コーディングすること、および/またはデータフレーミングすることを含み得る。送信データストリームは、EバンドRFキャリア(または任意の他のRFキャリア)を変調するために使用され、これは、増幅され、次いで、リモートEバンド端末に空気(自由空間)を通してEバンドアンテナを介して送信される。
各Eバンド端末受信機は、リモートEバンド端末によって送信されたEバンドRF信号を受信し、復調する。受信されたEバンドRF信号は、Eバンドアンテナを介して受け入れられ、増幅されて、受信されたデータストリームを回復するために復調される。受信されたデータストリームは、受信されたユーザデータストリーム、コマンド/制御データストリーム、および端末間データストリームを回復するために処理される。処理することは、フレーム化解除すること、前方誤り訂正復号すること、デインターリーブすることおよび/または逆スクランブルすることを含み得る。受信されたユーザデータストリームと制御コマンド/制御データストリームとは、スイッチ/コントローラにEバンド端末受信機によって配信され、一方、受信された端末間データストリームは、Eバンド端末コントローラに配信される。
実施形態は、リモートノードにハイブリッドワイヤレスリンクを与えるローカルノードに関する。ローカルノードは、自由空間光(FSO)端末と、無線周波数(RF)端末と、スイッチ/コントローラとを含む。FSO端末は、自由空間光リンクを介してリモートノードにデータを送信するように構成される。RF端末は、自由空間RFリンクを介してリモートノードにデータを送信するように構成される。自由空間光リンクと自由空間RFリンクとは共に、ローカルノードとリモートノードとの間にハイブリッドワイヤレスリンクを形成する。スイッチ/コントローラは、FSO端末とRF端末とに結合される。スイッチ/コントローラは、データを受信するように構成される。スイッチ/コントローラはまた、自由空間光リンクを介しておよび/または自由空間RFリンクを介してデータのデータフレームを送信すべきかをデータリンクレイヤにおいて決定するように構成され、ここで、決定は、データフレームのコンテンツに基づく。スイッチ/コントローラはまた、決定に基づいてFSO端末におよび/またはRF端末にデータフレームを誘導する(steer)ように構成される。
いくつかの実施形態では、スイッチ/コントローラは、ハイブリッドワイヤレスリンクのためのデータリンクプロトコルを実装する。これらの実施形態では、データリンクプロトコルは、プロプライエタリプロトコルであり得る。いくつかの実施形態では、スイッチ/コントローラは、入口ポート、出口ポート、MACソースアドレス、MAC宛先アドレス、EtherType、アウター802.1QタグVLAN ID、アウター802.1QタグPCP、アウター802.1QタグDEI、インナー802.1QタグVLAN ID、インナー802.1QタグPCP、インナー802.1QタグDEI、IPv4ソースアドレス、IPv4宛先アドレス、IPv4 DSCP、IPv4 ECN、IPv4プロトコルフィールド、IPv6ソースアドレス、IPv6宛先アドレス、IPv6トラフィッククラス、IPv6ネクストヘッダ、IPv6フローラベル、IPv6 SRH、アウターMPLSタグラベル、アウターMPLSタグEXP(QoS若しくはECN)、1つ若しくは複数のインナーMPLSタグラベル、または1つ若しくは複数のインナーMPLSタグEXP(QoSまたはECN)のうちの少なくとも1つに基づいて自由空間光リンクを介しておよび/または自由空間RFリンクを介してデータフレームを送信すべきかをデータリンクレイヤにおいて決定する。いくつかの実施形態では、スイッチ/コントローラは、ハイブリッドワイヤレスリンクの条件にさらに基づいて自由空間光リンクを介しておよび/または自由空間RFリンクを介してデータフレームを送信すべきかをデータリンクレイヤにおいて決定し、ハイブリッドワイヤレスリンクの条件は、瞬時若しくは時間平均スループット、フレーム損失比、レイテンシ、ジッタ、リンク利用率、予想若しくは計算されたリンク利用可能性、リンク状態(リンクアップまたはダウン)、リンクロケーション、時刻、時期に基づく予測されたリンクパフォーマンス、または測定、報告、若しくは推定された大気条件のうちの少なくとも1つを含む。いくつかの実施形態では、スイッチ/コントローラは、自由空間光リンクにおよび自由空間RFリンクに個々のデータフレームを交互に誘導するように構成される。
いくつかの実施形態では、スイッチ/コントローラは、スイッチング構成要素とデータリンクプロトコル構成要素とを備える。スイッチング構成要素は、データフレームを受信し、データフレームに対してデータリンクレイヤ機能を実行するように構成される。データリンクプロトコル構成要素は、スイッチング構成要素からデータフレームを受信し、FSO端末におよび/またはRF端末にデータフレームを誘導するために結合される。いくつかの実施形態では、スイッチング構成要素によって実行されるデータリンクレイヤ機能のいずれも、ハイブリッドワイヤレスリンクに特有でない。いくつかの実施形態では、スイッチング構成要素は、トラフィックフローを識別すること、トラフィックフローのトラフィックポリシング、トラフィックフローをデータリンクプロトコル構成要素に切り替えること、およびトラフィックシェーピングのうちの少なくとも1つを実行する。いくつかの実施形態では、スイッチング構成要素は、データフレームのコンテンツに基づいてデータフレームのためのサービスのクラスを決定し、自由空間光リンクを介しておよび/または自由空間RFリンクを介してデータフレームを送信すべきかは、サービスのクラスに基づく。いくつかの実施形態では、スイッチング構成要素は、データフレームのコンテンツに基づいてデータフレームのためのサービスの品質を決定し、自由空間光リンクを介しておよび/または自由空間RFリンクを介してデータフレームを送信すべきかはサービスの品質に基づく。いくつかの実施形態では、スイッチング構成要素は、データフレームのコンテンツに基づいてデータフレームのためのトラフィック処理を決定し、自由空間光リンクを介しておよび/または自由空間RFリンクを介してデータフレームを送信すべきかはトラフィック処理に基づく。いくつかの実施形態では、データリンクプロトコル構成要素は、ハイブリッドワイヤレスリンクに特有であるデータリンクレイヤ機能の全てを実行する。いくつかの実施形態では、データリンクプロトコルは、データフレームに割り当てられた複数のトラフィック処理を実装し、データリンクプロトコル構成要素は、データフレームに割り当てられたトラフィック処理に基づいてFSO端末におよび/またはRF端末にデータフレームを誘導する。いくつかの実施形態では、トラフィック処理は、VLANタグ、ポート番号、およびトラフィックタイプのうちの少なくとも1つに基づいてデータフレームに割り当てられる。いくつかの実施形態では、スイッチング構成要素は、それらのコンテンツに基づいてデータフレームのためのタグを生成し、データリンクプロトコル構成要素は、FSO端末および/またはRF端末にタグをマッピングするルックアップテーブルに基づいてFSO端末におよび/またはRF端末にデータフレームを誘導する。いくつかの実施形態では、データリンクプロトコル構成要素は、失われたデータの場合のデータフレームの再送信を管理する。
いくつかの実施形態では、ハイブリッドワイヤレスリンクは双方向である。いくつかの実施形態では、ローカルノードとリモートノードとは、追加の他のノードをもつネットワークの部分である。いくつかの実施形態では、FSO端末とRF端末とは、お互いの10フィート(3.048m)内にコロケートされる。いくつかの実施形態では、自由空間光リンクは、少なくとも10Gbpsの公称データレートを有する。いくつかの実施形態では、ローカルノードとリモートノードとは、少なくとも4km離れて位置する。いくつかの実施形態では、自由空間光リンクは赤外波長範囲中で動作し、自由空間RFリンクは、Eバンド中で動作する。
実施形態はまた、リモートノードにハイブリッドワイヤレスリンクを与えるローカルノードに関する。ローカルノードは、物理レイヤとデータリンクレイヤとを含む。物理レイヤは、自由空間光(FSO)端末と無線周波数(RF)端末とを含む。FSO端末は、自由空間光リンクを介してリモートノードにデータを送信するように構成される。RF端末は、自由空間RFリンクを介してリモートノードにデータを送信するように構成される。自由空間光リンクと自由空間RFリンクとは共に、ローカルノードとリモートノードとの間にハイブリッドワイヤレスリンクを形成する。データリンクレイヤは、データのデータフレームが自由空間光リンクを介しておよび/または自由空間RFリンクを介してリモートノードに送信されるのかを決定する。
実施形態はまた、リモートノードにハイブリッドワイヤレスリンクを与えるローカルノードに関する。ローカルノードは、自由空間光(FSO)端末と、無線周波数(RF)と、コントローラとを含む。FSO端末は、自由空間光リンクを介してリモートノードにデータを送信するように構成される。RF端末は、自由空間RFリンクを介してリモートノードにデータを送信するように構成される。自由空間光リンクと自由空間RFリンクとは共に、ローカルノードとリモートノードとの間にハイブリッドワイヤレスリンクを形成する。コントローラは、FSO端末とRF端末とに結合される。コントローラは、データを受信するように構成される。コントローラはまた、自由空間光リンクを介しておよび/または自由空間RFリンクを介してデータのデータフレームおよび/またはネットワークパケットを送信すべきであるかをデータリンクレイヤおよび/またはネットワークレイヤにおいて決定するように構成される。決定は、データフレームおよび/またはネットワークパケットのコンテンツに基づく。コントローラはまた、決定に基づいてFSO端末におよび/またはRF端末にデータフレームおよび/またはネットワークパケットを誘導するように構成される。
他の態様は、上記のいずれかに関係する構成要素と、デバイスと、システムと、改善と、方法と、プロセスと、アプリケーションと、コンピュータ可読媒体と、他の技術とを含む。例は、トランシーバと双方向リンクとを含む。
本開示の実施形態は、添付図面の例と併せて以下の詳細な説明および添付の特許請求の範囲から直ちに明らかになるであろう他の利点および特徴を有する。
一実施形態による、光チャネルおよび無線周波数チャネルを介して通信するローカルノードとリモートノードとのブロック図である。 一実施形態による、スイッチ/コントローラユニットのブロック図である。 一実施形態による、自由空間光(FSO)端末のブロック図である。 一実施形態による、Eバンド端末のブロック図である。 一実施形態による、各ノードのためのスイッチ/コントローラユニットが保護ロケーション中に設置され、各ノードのためのFSOおよびEバンド端末が外部構造上に取り付けられる、ローカルノードとリモートノードとのブロック図である。 一実施形態による、各ノードのためのスイッチ/コントローラユニットが外部構造上に設置される、ローカルノードとリモートノードとのブロック図である。
図および以下の説明は、単に例として好ましい実施形態に関する。以下の説明から、本明細書で開示する構造および方法の代替実施形態は、特許請求の範囲の原則から逸脱することなく採用され得る実行可能な代替として容易に認識されることに留意されたい。
本明細書は、ワイヤレスデジタル通信の方法に関する。詳細には、本明細書は、2つのワイヤレスデジタル通信ノード間の通信に関する。より詳細には、本明細書は、各々がスイッチ/コントローラと2つのワイヤレス通信端末とからなる2つのデジタル通信ノード間の通信に関する。より詳細には、本明細書は、各々が改善された気象耐性のために並行して動作する2つの異なるワイヤレスデジタル通信技術を採用する2つのデジタル通信ノード間の通信に関する。より詳細には、本明細書は、ワイヤレス通信に関する。より詳細には、本明細書は、建築物の側面、塔、他の構造、船舶、または飛行機、気球、飛行船、および他の固定若しくは非固定翼機などの空中プラットフォーム上に取り付けられるノード間のワイヤレス通信に関する。詳細には、明細書は、各々が、スイッチ/コントローラと、ミリメートル波周波数帯域中の周波数において送信および受信するミリメートル波(mm波)無線周波数端末と、光学的に送信および受信する自由空間光通信(FSO)端末とを含む2つのノード間のワイヤレスデジタル通信のための技法に関する。
図1は、一実施形態による、光チャネル16と無線周波数チャネル18とを含むハイブリッドワイヤレスリンク10を介して通信するローカルノード12とリモートノード14とのブロック図である。ローカルノード12とリモートノード14とは、セルラーネットワーク、ブロードバンドネットワーク、空対地ネットワーク、空対空ネットワーク、および高容量ワイヤレスリンクを採用する他のデータネットワークなどの高容量ワイヤレス通信ネットワークの部分であり得る。ハイブリッドワイヤレスリンク10は、自由空間光(FSO)通信と無線周波数(RF)通信との2つの自由空間通信技術を採用する。各技術は、銅線、同軸ケーブル、または光ファイバケーブルなどのワイヤード通信媒体を使用せずに装置(ノード)の2つのセット間でデータを送信および受信することが可能である。代替構成では、異なるおよび/または追加の構成要素が図1中に含まれ得る。更に、ブロック図中の構成要素は、1つまたは複数の物理デバイス中に展開され、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、または任意のそれらの組合せで実施され得る。
FSO通信およびRF通信はそれぞれ、伝送エラー(ビット誤り)を生じ、および/または通信を停止することができる気象によって影響を及ぼされる。FSO通信は、概して、低減された視程を生じる気象(例えば、光波を妨害または吸収する気象)によって影響を及ぼされ、RF通信は、概して、特に、送信周波数が増加するにつれてRF波の吸収または散乱を生じる気象によって影響を及ぼされる。
一緒に採用されると、FSO通信とRF通信とはいずれか単独の技術よりも通信リンクに対する気象の影響への改善された耐性を与える。
ハイブリッドワイヤレスリンク10はまた、光チャネル16と無線周波数チャネル18との間のトラフィックフローを割り振るためにデータフレームスイッチング(レイヤ2)および/またはネットワークパケットルーティング(レイヤ3)を採用する。データフレームスイッチングとネットワークパケットルーティングとにより、1つまたは複数のリンクにわたってネットワーク中の2つのノード間でデータを配信することが可能になる。データフレームスイッチングとネットワークパケットルーティングとは、統計多重化または動的帯域幅割振り技法を使用して必要に応じて送信リソースを割り振るコンピュータまたはデータネットワークを介してデータフレームまたはネットワークパケットのシーケンスとして実現される可変ビットレートデータストリームの配信を起用する。これらのデータフレームまたはネットワークパケットの処理は、それらのコンテンツ、トラフィックタイプ、優先度、およびデータフレームまたはネットワークパケット内で搬送されるデータの他の属性に基づく。このスイッチングは、適切なレイテンシ、優先度、および保護を用いてデータフレームまたはネットワークパケットを配信するためにそれらの属性に基づいて異なるデータフレームまたはネットワークパケットに異なるルールを適用する。したがって、FSO通信と、RF通信と、データフレームスイッチングおよび/またはネットワークパケットルーティングとの組合せは、ワイヤレス通信に有意な利点を与える。
ハイブリッドワイヤレスリンク10は、ローカルノード12として指定されたものとリモートノード14として指定されたものとの2つのノードを含む。2つのノードは、光チャネル16と無線周波数チャネル18とによって接続される。デジタルデータは、光チャネル16と無線周波数チャネル18との両方にわたってローカルノード12とリモートノード14との間で送信され、リモートノード14からローカルノード12に送信される。ノード間で送信されるデータは、ユーザデータとオーバーヘッドデータとの組合せを含む。オーバーヘッドデータは、各ノード内のサブシステム間の通信を可能にする様々な管理データを含む。
一実施形態では、RF通信技術は、71ギガヘルツ(GHz)と86GHzとの間の周波数で動作する。一実施形態では、ローカルノード12のRF通信技術は、71GHzと76GHzとの間の中心周波数(送信周波数)で送信し、81GHzと86GHzとの間の中心周波数(受信周波数)で受信し、一方、リモートノード14は、ローカルノードの送信周波数に適合した受信周波数とローカルノードの受信周波数に適合した送信周波数とで動作する。
代替実施形態では、RF通信技術は、40GHzと71GHzとの間の周波数で動作することができる。代替実施形態では、RF通信技術は、71GHzと110GHzとの間の周波数で動作することができる。
一実施形態では、FSO通信技術(FSOリンク)とRF通信技術(EバンドリンクまたはRFリンク)との両方は、10ギガビット毎秒(Gbps)の公称データレートで動作する。これらの実施形態では、リンクにわたって送信されるデータは、一般に、10Gbps以上(例えば、2Gbps内)である。しかしながら、データがオーバーヘッドデータを含むので、ユーザデータのためのデータレートは、10Gbpsをわずかに下回ることがある(例えば、2Gbps内であり得る)。別の実施形態では、FSOリンクは、10Gbpsの公称データレートで動作し、Eバンドリンクは、2.5Gbpsと5Gbpsとの間の公称データレートで動作する。いくつかの実施形態では、FSOリンクは赤外波長範囲中で動作し、RFリンクは、Eバンド範囲中で動作する。
ローカルノード12は、ネットワークインターフェース19と管理インターフェース20とを含む。同様に、リモートノード14は、ネットワークインターフェース22と管理インターフェース24とを含む。両方のネットワークインターフェースは、a)ハイブリッドリンクにわたって送信されるべきデジタルデータを受け入れることと、b)ハイブリッドリンクにわたって正常に送信されたデジタルデータを配信することとを行うように働く。管理インターフェースにより、ノードとリンクとを管理チャネルによって構成し、監視することが可能になる。例えば、管理インターフェースは、より大きいネットワークの部分として動作するのに必要なタイミング信号などの情報を与える。オーバーヘッドデータがノード間で通信され得るので、2つのノード間の管理チャネルにより、ローカルノード12とリモートノード14との両方をローカルノード12における管理インターフェース20とリモートノード14における管理インターフェース24とを介して構成し、監視する(管理する)ことが可能になる。
ローカルノード12は、スイッチ/コントローラサブシステム30と、FSO端末32と、Eバンド端末34と、FSO端末のための端末マウント36と、Eバンド端末のための端末マウント38とを含む。スイッチ/コントローラ30は、FSO端末32とEバンド端末34とに通信可能に結合され、端末マウントは、端末が設置される建築物または構造に端末を物理的に接続する。
スイッチ/コントローラ30は、ハイブリッドリンクにわたってリモートノードに送信されるべきユーザデータを受け入れ、ネットワークインターフェース19を介してローカルノードによって正常に受信されたデータを配信する。スイッチ/コントローラ30は、管理インターフェース20を介して構成コマンドと、タイミング信号と、他の情報とを受け入れ、ステータスと、アラームと、他の情報とを与える。スイッチ/コントローラ30はまた、2つのノードとの間でFSOリンクとEバンドリンクとの両方を介して搬送される同様の通信情報を管理チャネルを介して受け入れる。これにより、ローカルノード12をローカルノードの管理インターフェース20またはリモートノードの管理インターフェース24を介して管理することが可能になる。
スイッチ/コントローラ30は、端末インターフェース40を介してFSO端末32と通信する。スイッチ/コントローラ30は、第2の端末インターフェース42を介してEバンド端末34と通信する。ユーザデータと管理データとの組合せは、端末インターフェース40および42にわたってスイッチ/コントローラ30とFSO端末32とEバンド端末34との両方との間で両方向に転送される。
スイッチ/コントローラ30は、リモートノード14に送信されるべきデータを(例えば、ネットワークインターフェース19と管理インターフェース20とから)受信するように構成される。スイッチ/コントローラ30は、データのフレームが光チャネル16、RFチャネル18、またはその両方を介して送信されることになるのかをレイヤ2において決定する。決定は、データフレームのコンテンツに基づき、いくつかの実装形態では、決定は、データの個々のフレームごとに別個に行われ得る。決定が行われると、スイッチ/コントローラ30は、FSO端末に光チャネル16に割り当てられたデータフレームを与え、Eバンド端末にRFチャネル18に割り当てられた個々のフレームを与える。いくつかの実施形態では、スイッチ/コントローラ30は、データの各ネットワークパケットがどのように送信されることになるのかをレイヤ3において決定する。これらの実施形態では、決定は、パケットのコンテンツに基づいて行われる。
レイヤ2またはレイヤ3の決定に影響を及ぼし得るデータフレームまたはネットワークパケットのコンテンツは、ユーザデータとオーバーヘッドデータとを含み得る。例えば、決定は、入口ポート、出口ポート、MACソースアドレス、MAC宛先アドレス、EtherType、アウター802.1QタグVLAN ID、アウター802.1QタグPCP、アウター802.1QタグDEI、インナー802.1QタグVLAN ID、インナー802.1QタグPCP、インナー802.1QタグDEI、IPv4ソースアドレス、IPv4宛先アドレス、IPv4 DSCP、IPv4 ECN、IPv4プロトコルフィールド、IPv6ソースアドレス、IPv6宛先アドレス、IPv6トラフィッククラス、IPv6ネクストヘッダ、IPv6フローラベル、IPv6 SRH、アウターMPLSタグラベル、アウターMPLSタグEXP(QoS若しくはECN)、任意のインナーMPLSタグラベル、任意のインナーMPLSタグEXP(QoS若しくはECN)、または上位レイヤプロトコル情報に基づく。追加の例は、顧客が定義したリンク優先度と、オーバーヘッドリンク管理データと、データフレームまたはネットワークパケットがすでに送信されており、再送信される必要があるのかどうかとを含む。
データフレームまたはネットワークパケットのコンテンツに加えて、光チャネル16、RFチャネル18、またはその両方を介して各フレームまたはパケットを送信するとの決定は、瞬時若しくは時間平均スループット、データフレーム損失比、レイテンシ、ジッタ、リンク利用率、予想若しくは計算されたリンク利用可能性、リンク状態(リンクアップまたはダウン)、リンクロケーション、時刻、時期に基づく予測されたリンクパフォーマンス、および測定、報告、若しくは推定された大気条件などのハイブリッドワイヤレスリンク10の条件に基づき得る。追加の例は、RFリンクおよびFSOリンクの品質ステータス更新を含む。これらは、送信品質のリモートまたはローカルインジケータと再送信キューとに基づき得る。例えば、濃霧がローカルノードとリモートノードとの間にあることを大気条件が示す場合、データはRFチャネル18を介して送信され得る。別の例では、RFチャネル18が日の出の間に低スループットを一貫して有する場合、データは日の出の間、光チャネル16を介して送信され得る。
リモートノード14は、スイッチ/コントローラ50と、FSO端末52およびそれの端末マウント56と、Eバンド端末54およびそれの端末マウント58とを含む同じ主要サブシステムを含む。ローカルノード12と同様に、リモートノード14中のスイッチ/コントローラ50は、端末インターフェース60および62を介してFSO端末52およびEバンド端末54と通信する。
一実施形態によるスイッチ/コントローラ30のブロック図が図2に示されている。スイッチ/コントローラ30は、ノードコントローラ70と、スイッチング構成要素72と、データリンクプロトコル構成要素74と、パワーユニット76とを含む。ハイブリッドリンク10を介してリモートノード14にローカルノード12によって送信されるべきデータは、ネットワークインターフェース19を介してスイッチ/コントローラ30によって受け入れられる。リモートノード14からローカルノード12によって受信されたデータは、ネットワークインターフェース19を介して配信される。構成コマンドは、スイッチ/コントローラ30によって受け入れられ、ステータスと、パフォーマンスと、アラームとは管理インターフェース20を介して与えられる。スイッチ/コントローラ30は、端末インターフェース40を介してFSO端末32とインターフェースし、第2の端末インターフェース42を介してEバンド端末34とインターフェースする。代替構成では、異なるおよび/または追加の構成要素が図2中に含まれ得る。更に、ブロック図中の構成要素は、1つまたは複数の物理デバイス中に展開され、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、または任意のそれらの組合せで実施され得る。
ノードコントローラ70はまた、制御プレーンプロセッサとして機能し、制御プレーンフレームまたはパケットは、インターフェース19を介して受信または送信され、専用インターフェース78を介してノードコントローラとの間で転送され、ノードコントローラ70中で処理され得る。
ノードコントローラ70は、ローカルノードの構成および制御を担当する。ノードコントローラ70はまた、ハイブリッドリンク10にわたって送信されるデータストリームに多重化されるノード間管理チャネルを介してリモートノード14中のノードコントローラと通信する。管理コマンドおよびステータス、パフォーマンス、並びにアラーム情報などの通信情報は、ローカル管理インターフェース20を介してノードコントローラ70によって受信され、送信される。ノードコントローラ70はまた、ノード間管理チャネルを介してリモートノード14との間で通信情報を受信し、送信し得る。ノードコントローラ70によって与えられるインターフェースは、ノードのステータスおよび構成のためのインターネットエンジニアリングタスクフォース(IETF)によって定義されたネットワーク構成プロトコル(NETCONF)と、ステータス、パフォーマンスおよびアラームのためのシンプルネットワーク管理プロトコル(SNMP)と、コマンドラインインターフェース(CLI)とを含む。ノードコントローラ70はまた、管理インターフェース20を介してウェブベースのグラフィカルユーザインターフェース(GUI)を与える。
ノードコントローラ70は、端末インターフェース84を介してFSO端末32に構成コマンドを送り、それからステータス、パフォーマンスおよびアラームを受信する。同様に、ノードコントローラ70は、端末インターフェース90を介してEバンド端末34に構成コマンドを送り、それからステータス、パフォーマンスおよびアラームを受信する。一実施形態では、管理インターフェース84および90は、少なくとも1Gbpsのデータレートで動作する。更に、一実施形態では、管理インターフェース84および90のGigEは、パワーオーバーイーサネット(PoE:power-over-Ethernet)とインターフェースする。
ノードコントローラは、専用インターフェース78を介してスイッチング構成要素72にコマンドを送り、それからステータス、パフォーマンスおよびアラームを受信する。ノードコントローラは、専用インターフェース80を介してデータプロトコルプロセッサにコマンドを送り、それからステータス、パフォーマンスおよびアラームを受信する。ローカルノードコントローラ70からリモートノード14中のノードコントローラまでのノード間管理チャネルはまた、インターフェース80を介して配信/受信される。
一実施形態では、ノードコントローラ70は、標準的な中央処理ユニット(CPU)の特定用途向け標準製品(ASSP:application specific standard part)上で実行される複数のソフトウェアエンティティとして実装される。
スイッチング構成要素72は、様々なデータフレームスイッチングおよびネットワークパケットルーティング機能(例えば、レイヤ2、レイヤ2.5、およびレイヤ3機能)を実行するように構成され得る。これらの機能は、ハイブリッドワイヤレスリンクに固有でないことがある。例えば、機能は、ポート番号またはVLAN識別子によるトラフィックフローの識別、それらのトラフィックフローに対するトラフィックポリシング、データリンクプロトコルプロセッサとの間でトラフィックフローをスイッチングすること、およびトラフィックシェーピングを含み得る。スイッチング構成要素72は、専用インターフェース78を介してノードコントローラ70から構成コマンドを受け入れ、それにステータス、パフォーマンス、およびアラーム情報を配信する。いくつかの実施形態では、スイッチング構成要素72は、レイヤ2およびレイヤ3のASSPとして実装される。いくつかの実施形態では、スイッチング構成要素72は、FSOリンク、RFリンク、またはその両方を介してデータフレームを送信すべきかを決定する。あるいは、データリンクプロトコル構成要素74は、この決定を行い得る。
スイッチング構成要素72は、フレームのコンテンツに基づいて1つまたは複数のデータフレームのためのサービスのクラス、サービスの品質、および/またはトラフィック処理を計算し、割り当て得る。そうである場合、FSOリンク、RFリンク、またはその両方を介してデータフレームを送信すべきかの決定は、サービスのクラス、サービスの品質、および/またはトラフィック処理の決定に基づき得る。例えば、FSOリンクがRFリンクより高い信頼性を有する場合、より高い優先度が割り当てられたデータフレームが、FSOリンクを介して(または両方のリンクを介して)送信され、より低い優先度が割り当てられたデータフレームが、RFリンクを介して送信される。
いくつかの実施形態では、スイッチング構成要素72は、それらのコンテンツに従ってデータフレームをタグ付けする。これらの実施形態では、データリンクプロトコル構成要素74は、1つまたは複数のリンクにタグをマッピングするルックアップテーブルに基づいてFSOリンク、RFリンク、またはその両方にデータフレームを誘導する。
スイッチング構成要素72は、ネットワークインターフェース19を介してリモートノード14にハイブリッドワイヤレスリンクを介して送信されるべきユーザトラフィックを受け入れる。スイッチング構成要素72はまた、ネットワークインターフェース19を介してリモートノード14からハイブリッドワイヤレスリンクを介して受信されたユーザトラフィックを配信する。ネットワークインターフェース19は、複数の双方向データポートを含む。一実施形態では、ネットワークインターフェース19は、複数のギガビットイーサネット(GigE)データポートと複数の10Gbpsイーサネット(10GigE)データポートとを含む。一実施形態では、ネットワークインターフェース19のデータポートの総容量は、FSOリンクとEバンドリンクとを介して利用可能な20Gbpsの組み合わされた総容量よりも大きい。
スイッチング構成要素72は、データ(例えば、データフレームまたはネットワークパケット)をリモートノード14にハイブリッドリンクを介して送信するために専用インターフェース82を介してデータリンクプロトコル構成要素74にそのデータを配信する。スイッチング構成要素72はまた、データがリモートノード14からハイブリッドリンクを介して受信された後に同じ専用リンク82を介してデータリンクプロトコル構成要素74からデータを受信する。いくつかの実施形態では、スイッチング構成要素72とデータリンクプロトコル構成要素74との間のインターフェース82は、各方向に(例えば、全二重で)20Gbps以上で動作する。
データリンクプロトコル構成要素74は、FSOリンクとEバンドリンクとの両方にわたってトラフィックフローを編成するためにデータリンクプロトコルを実装する。データリンクプロトコルは、プロプライエタリプロトコルであり得る。プロトコルを実行することによって、データリンクプロトコル構成要素74は、FSO端末32とEバンド端末34とに個々のデータフレーム(またはネットワークパケット)を誘導し得る。データを送信するとき、データリンクプロトコル構成要素74は、データフレームに割り当てられた、いくつかのトラフィック処理(例えば、フレーム優先度)を実装する。割り当てられたトラフィック処理に基づいて、データフレームは、FSOリンク、RFリンク、またはその両方のリンクに誘導され得る。例えば、より高い優先度のトラフィック処理に割り当てられたデータフレームは、より低い優先度のトラフィック処理に割り当てられたフレームよりも優先される。データリンクプロトコル構成要素74は、各フレームにトラフィック処理を割り当てるために多くのファクタを考慮する。これらのファクタは、特に、VLANタグと、ポート番号と、トラフィックタイプとを含み得る。データを受信すると、データリンクプロトコルは、受信されたフレームのタイムリーで正確な配信を保証するために割り当てられたトラフィック処理を考慮する。
データリンクプロトコル構成要素74は、端末インターフェース86を介してFSO端末32にFSOリンクを介して送信されるべきユーザデータと管理チャネルデータとを含むデータを送り、端末データインターフェース92を介してEバンド端末34にEバンドリンクを介して送信されるべきデータを送る。一実施形態では、インターフェース86および92は、少なくとも10Gbpsのピークデータレートで動作する。更に、一実施形態では、インターフェース86および92は、10GigEインターフェースである。
一実施形態では、データリンクプロトコル構成要素74は、マルチコアネットワークプロセッサユニット(NPU)ASSP上で実行される複数のソフトウェアエンティティとして実装される。異なる実施形態では、データリンクプロトコル構成要素74は、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)中に実装される。異なる実施形態では、データリンクプロトコル構成要素74は、特定用途向け集積回路(ASIC)としてシリコン中に実装される。他の実施形態では、データリンクプロトコル構成要素74は、FPGAまたはASICとともにNPUまたはCPU上で動作するソフトウェアエンティティの組合せとして実装される。
パワーユニット76は、電源から電力を受け入れ、専用電力インターフェース88を介してFSO端末32と第2の専用電力インターフェース94を介してEバンド端末34との両方に電力を与える。一実施形態では、パワーユニット76は、100ボルトと240ボルトとの間の電圧で動作する交流(AC)電源またはマイナス48ボルトの公称電圧で動作する直流(DC)電源のいずれかから電力を受け入れる。一実施形態では、パワーユニット76は、PoEを装備したGigE管理インターフェース84を介してFSO端末32と、PoEを装備したGigE管理インターフェース90を介してEバンド端末34との両方にプラス48ボルトの公称電圧で電力を与える。
図3は、一実施形態による、FSO端末32のブロック図を示す。FSO端末32は、端末コントローラ100と、FSO変調器/復調器(モデム)102と、光学プロセッサ104と、光送信開口106と、光受信開口108と、端末パワーユニット110とを含む。FSO端末32は、端末インターフェース40を介してスイッチ/コントローラ30とインターフェースする。FSO端末32は、リモートノード14に自由空間光チャネル16を介して変調されたFSO信号122を送信する。それはまた、自由空間光チャネル16を介してリモートノード14から送られた変調されたFSO信号124を受信する。代替構成では、異なるおよび/または追加の構成要素が図3中に含まれ得る。更に、ブロック図中の構成要素は、1つまたは複数の物理デバイス中に展開され、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、または任意のそれらの組合せで実施され得る。
FSO端末コントローラ100は、FSO端末を構成し、監視することを担当する。それは、端末インターフェース40の管理インターフェース84部分を介してノードコントローラ70から構成コマンドを受信し、それにステータス、パフォーマンス、およびアラーム情報を与える。端末コントローラ100は、専用インターフェース112を介してFSOモデム102に構成コマンドを配信し、それからステータス、パフォーマンス、およびアラーム情報を受信する。端末コントローラ100はまた、FSOモデム102に送信されるデータへ多重化されるべきFSO管理データを与え、同じ専用インターフェース112を介してFSOモデム102から受信されたデータから多重分離されるFSO管理データを受信する。端末コントローラ100は、別の専用インターフェース114を介して光学プロセッサ104に構成コマンドを配信し、それからステータス、パフォーマンス、およびアラーム情報を受信する。
FSOモデム102は、レーザ源から放出された光を変調し、増幅することを担当する。一実施形態では、FSOモデム102は、レーザ光を変調する前にフレーミングすることと、インターリービングすることと、前方誤り訂正(FEC)コーディングすることとを含むデータ処理機能を実行する。更に、一実施形態では、FSOモデム102は、レーザ光を変調するためにオンオフキーイング(OOK)変調を採用する。代替実施形態では、FSOモデム102は、OOK変調の代わりにコヒーレント直交振幅変調(QAM)を採用する。一実施形態では、FSOモデム102は、少なくとも10Gbpsのユーザデータに加えて管理チャネルデータとFECオーバーヘッドとを含むオーバーヘッドデータを送信するのに十分なデータレートでレーザ光を変調する。
増幅され変調されたレーザ光は、光インターフェース116を介して光学プロセッサに配信される。
一実施形態では、FSOモデム102は、1550ナノメートル(nm)領域(1530nmから1565nm)内の波長によって特徴づけられる光を変調する。より詳細には、一実施形態では、FSOモデム102は、100GHzの間隔をもつDWDMグリッド上の波長のうちの1つとして国際電気通信連合(ITU)によって指定された波長によって特徴づけられる光を変調する。代替実施形態では、FSOモデム102は、850nm、980nmの波長または1300nm領域(1280nmから1310nm)内の波長で動作する。
一実施形態では、FSOモデム102は、変調されたレーザ光を増幅するためにエルビウム添加ファイバ増幅器(EDFA)を採用する。
FSOモデム102はまた、FSO端末32によって受信された光を増幅し、検出し、復調することを担当する。受信された信号は、光インターフェース116を介してFSOモデム102に光学プロセッサ104によって与えられる。
いくつかの実施形態では、FSOモデム102は、検出および復調より前に受信された光を増幅するためにエルビウム添加ファイバ増幅器(EDFA)を採用する。いくつかの実施形態では、FSOモデム102は、復調より前に増幅された受信された光を検出するためにアバランシェフォトダイオード(APD)を採用する。いくつかの実施形態では、FSOモデム102は、受信された光を復調した後にフレーム化解除することと、デインターリーブすることと、前方誤り訂正(FEC)復号することとを含むデータ処理機能を実行する。更に、いくつかの実施形態では、FSOモデム102は、受信された光を復調するためにオンオフキーイング(OOK)復調を採用する。代替実施形態では、FSOモデム102は、OOK復調の代わりにコヒーレント直交振幅復調(QAM)を採用する。いくつかの実施形態では、FSOモデム102は、少なくとも10Gbpsのユーザデータに加えて管理チャネルデータとFECオーバーヘッドとを含むオーバーヘッドデータを送信するのに十分なデータレートでレーザ光を復調する。
FSOモデム102は、端末インターフェース40のデータインターフェース86部分を介してスイッチ/コントローラユニット30から送信されるべきデータを受け入れる。それはまた、端末コントローラ100からのFSO管理データを受け入れ、変調より前に送信データストリームへ管理データを多重化する。
光学プロセッサ104は、送信のために増幅され、変調されたレーザ光(送信信号)を準備し、FSOモデム102による増幅、検出、および復調より前に受信された光(受信信号)を準備する。光学プロセッサ104は、FSOモデム102から送信信号を受け入れ、光インターフェース116を介してFSOモデム102に受信信号を配信する。準備の後に、送信信号は、光インターフェース118を介してリモートノード14に向かって光送信開口106を通して光学プロセッサ104によって送られる。同様に、光学プロセッサ104は、最初に、光インターフェース120を介して光受信開口108を通してリモートノード14から受信信号を受け入れる。
いくつかの実施形態では、光送信開口106と光受信開口108とは同じである(例えば、FSO端末32は、共通ボアサイトが行われる)。更に、いくつかの実施形態では、光学プロセッサ104は、FSO端末32とリモートノード14との間で正確なポインティングを維持するためにアクティブポインティングおよび追跡を実行する。
いくつかの実施形態では、FSO端末32は、単一の光信号を生成し、それをリモートノード14に送信(し、同様に、リモートノード14から単一の光信号を受信し、処理)する。別の実施形態では、FSO端末32は、複数の光信号を生成し、それをリモートノード14に送信(し、同様に、リモートノード14から複数の光符号を受信し、処理)する。これらの実施形態では、上記で説明されたように、FSO端末32は、波長分割多重(WDM)または高密度波長分割多重(DWDM)などの多重化(および多重分離)技法を使用し得る。
図4は、一実施形態による、Eバンド端末34のブロック図を示す。Eバンド端末34は、端末コントローラ130と、Eバンド変調器/復調器(モデム)132と、EバンドRFプロセッサ134と、Eバンドアンテナ136と、端末パワーユニット138とを含む。Eバンド端末34は、端末インターフェース42を介してスイッチ/コントローラ30とインターフェースする。それは、リモートノード14にRFチャネル18を介して変調されたEバンド信号を送信する。それはまた、RFチャネル18を介してリモートノード14から送られた変調されたEバンド信号を受信する。代替構成では、異なるおよび/または追加の構成要素が図4中に含まれ得る。更に、ブロック図中の構成要素は、1つまたは複数の物理デバイス中に展開され、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、または任意のそれらの組合せで実施され得る。
端末コントローラ130は、Eバンド端末を構成し、監視することを担当する。それは、端末インターフェース42の管理インターフェース90部分を介してノードコントローラ70から構成コマンドを受信し、それにステータス、パフォーマンス、およびアラーム情報を与える。端末コントローラ130は、専用インターフェース140を介してEバンドモデム132に構成コマンドを配信し、それからステータス、パフォーマンス、およびアラーム情報を受信する。端末コントローラ130はまた、Eバンドモデム132に送信されるデータへ多重化されるべきEバンド管理データを与え、同じ専用インターフェース140を介してEバンドモデム132から受信されたデータから多重分離されるEバンド管理データを受信する。端末コントローラ130は、別の専用インターフェース142を介してEバンドRFプロセッサ134に構成コマンドを配信し、それからステータス、パフォーマンス、およびアラーム情報を受信する。
Eバンドモデム132は、デジタルベースバンドキャリアを変調することを担当する。いくつかの実施形態では、Eバンドモデム132は、デジタルベースバンドキャリアを変調する前にフレーミングすることと、インターリービングすることと、前方誤り訂正(FEC)コーディングすることとを含むデータ処理機能を実行する。更に、いくつかの実施形態では、Eバンドモデム132は、デジタルベースバンドキャリアを変調するために直交振幅変調(QAM)を採用する。更に、いくつかの実施形態では、Eバンドモデム132は、2BPSK(シンボル当たり1ビット)から128QAM(シンボル当たり7ビット)にわたるオーダーのQAMを採用する。更に、いくつかの実施形態では、Eバンドモデムは、気象によるリンクの劣化を自動的に調整するために適応コーディング、変調およびボー(ACMB:adaptive coding, modulation and baud)技法を実行する。いくつかの実施形態では、Eバンドモデム132は、少なくとも10Gbpsのユーザデータに加えて管理チャネルデータとFECオーバーヘッドとを含むオーバーヘッドデータを送信するのに十分なデータレートでベースバンドキャリアを変調する。第2の実施形態では、Eバンドモデム132は、2.5Gbpsと5Gbpsとの間のユーザデータに加えて管理チャネルデータとFECオーバーヘッドとを含むオーバーヘッドデータを送信するのに十分なデータレートでベースバンドキャリアを変調する。更に、第2の実施形態では、Eバンドモデム132は、マルチパス影響に対するEバンドリンクの耐性を改善するために直交周波数分割多重(OFDM)変調技法を採用する。
変調されたデジタルベースバンドキャリアは、デジタルベースバンドインターフェース146を介してEバンドRFプロセッサ134に配信される。
Eバンドモデム132はまた、EバンドRFプロセッサ134によって与えられた受信されたデジタルベースバンド信号を等化し、復調することを担当する。受信されたデジタルベースバンド信号は、インターフェース146を介してEバンドモデム132にEバンドRFプロセッサ134によって与えられる。
いくつかの実施形態では、Eバンドモデム132は、デジタルベースバンド信号を復調した後にフレーム化解除すること、デインターリーブすること、前方誤り訂正(FEC)復号することを含むデータ処理機能を実行する。更に、いくつかの実施形態では、Eバンドモデム132は、デジタルベースバンド信号を復調するために直交振幅変調(QAM)を採用する。更に、いくつかの実施形態では、Eバンドモデム132は、2BPSK(シンボル当たり1ビット)から128QAM(シンボル当たり7ビット)にわたるオーダーのQAM復調を採用する。更に、いくつかの実施形態では、Eバンドモデムは、気象によるリンクの劣化を自動的に調整するために適応コーディング、変調およびボー(ACMB)技法を実行する。いくつかの実施形態では、Eバンドモデム132は、少なくとも10Gbpsのユーザデータに加えて管理チャネルデータとFECオーバーヘッドとを含むオーバーヘッドデータを受信するのに十分なデータレートでデジタルベースバンド信号を復調する。第2の実施形態では、Eバンドモデム132は、2.5Gbpsと5Gbpsとの間のユーザデータに加えて管理チャネルデータとFECオーバーヘッドとを含むオーバーヘッドデータを受信するのに十分なデータレートでベースバンドキャリアを復調する。更に、第2の実施形態では、Eバンドモデム132は、マルチパス影響に対するEバンドリンクの耐性を改善するために直交周波数分割多重(OFDM)復調技法を採用する。
Eバンドモデム132は、端末インターフェース42のデータインターフェースを介してスイッチ/コントローラユニット30から送信されるべきデータを受け入れる。それはまた、端末コントローラ130からのEバンド管理データを受け入れ、変調より前に送信データストリームへ管理データを多重化する。
EバンドRFプロセッサ134は、インターフェース146を介してEバンドモデム132によって与えられたデジタルベースバンド信号をアップコンバートし、ベースバンドから高い中心周波数に信号をシフトし、送信(Eバンド送信信号)より前に結果を増幅する。EバンドRFプロセッサはまた、Eバンドモデム132にそれを渡す前に高い中心周波数からベースバンド(ベースバンド受信信号)に受信Eバンド信号を増幅し、ダウンコンバートする。EバンドRFプロセッサ134は、Eバンドモデム132からベースバンド送信信号を受け入れ、デジタルベースバンドインターフェース146を介してEバンドモデム132にベースバンド受信信号を配信する。増幅の後に、Eバンド送信信号は、RFインターフェース148を介してリモートノード14に向かってEバンドアンテナ136を通してEバンドRFプロセッサ134によって送られる。同様に、EバンドRFプロセッサ134は、最初に、RFインターフェース148を介してEバンドアンテナ136を通してリモートノード14から受信Eバンド信号を受け入れる。
いくつかの実施形態では、EバンドRFプロセッサ134は、71GHzと86GHzとの間の中心周波数(Eバンド)にベースバンド送信信号をアップコンバートする。更に、いくつかの実施形態では、EバンドRFプロセッサ134は、71GHzと86GHzとの間の中心周波数(Eバンド)からベースバンドに受信信号をダウンコンバートする。更に、いくつかの実施形態では、EバンドRFプロセッサ134は、71GHzと76GHzとの間の中心周波数にベースバンド送信信号をアップコンバートし、81GHzと86GHzとの間の中心周波数から受信信号をダウンコンバートするか、またはEバンドRFプロセッサ134は、81GHzと86GHzとの間の中心周波数にベースバンド送信信号をアップコンバートし、71GHzと76GHzとの間の中心周波数からベースバンドに受信信号をダウンコンバートする。ローカルノード12とリモートノード14とはそれらがそれぞれ他方の送信中心周波数のそれと一致する中心周波数をもつ信号を受信するように構成される。
いくつかの実施形態では、送信周波数と受信周波数とはプログラム可能である。
いくつかの実施形態では、Eバンド端末34は、単一のEバンド信号(Eバンド送信信号)を生成し、それを垂直偏波上で送信する。その実施形態では、Eバンド端末34は、垂直偏波上で単一のEバンド信号(Eバンド受信信号)を受信し、それを処理する。
別の実施形態では、Eバンド端末34は、単一のEバンド信号(Eバンド送信信号)を生成し、それを水平偏波上で送信する。その実施形態では、Eバンド端末34は、水平偏波上で単一のEバンド信号(Eバンド受信信号)を受信し、それを処理する。
別の実施形態では、Eバンド端末34は、単一のEバンド信号(Eバンド送信信号)を生成し、それを右回り円偏波上で送信する。その実施形態では、Eバンド端末34は、右回り円偏波上で単一のEバンド信号(Eバンド受信信号)を受信し、それを処理する。
別の実施形態では、Eバンド端末34は、単一のEバンド信号(Eバンド送信信号)を生成し、それを左回り円偏波上で送信する。その実施形態では、Eバンド端末34は、左回り円偏波上で単一のEバンド信号(Eバンド受信信号)を受信し、それを処理する。
別の実施形態では、Eバンド端末34は、上記で説明されたように、各々が最高10Gbpsで動作する2つの独立したEバンド送信信号を生成する。2つのEバンド送信信号の第1のものは、水平偏波上でアンテナを介して送信され、一方、2つのEバンド送信信号の第2のものは、垂直偏波上でアンテナを介して送信される。この実施形態では、Eバンド端末34は、上記で説明されたように、各々が最高10Gbpsで動作する2つのEバンド受信信号を受信し、処理する。2つのEバンド受信信号の第1のものは、水平偏波上でアンテナを介して受信され、一方、2つのEバンド受信信号の第2のものは、垂直偏波上でアンテナを介して受信される。
別の実施形態では、Eバンド端末34は、上記で説明されたように、各々が最高10Gbpsで動作する2つの独立したEバンド送信信号を生成する。2つのEバンド送信信号の第1のものは、右回り円偏波上でアンテナを介して送信され、一方、2つのEバンド送信信号の第2のものは、左回り円偏波上でアンテナを介して送信される。この実施形態では、Eバンド端末34は、上記で説明されたように、各々が最高10Gbpsで動作する2つのEバンド受信信号を受信し、処理する。2つのEバンド受信信号の第1のものは、右回り円偏波上でアンテナを介して受信され、一方、2つのEバンド受信信号の第2のものは、左回り円偏波上でアンテナを介して受信される。
図5は、一実施形態による、スイッチ/コントローラユニット30および50が保護ロケーション154および156中に設置され、FSO端末32および53とEバンド端末34および54とが外部構造150および152上に取り付けられた、ローカルノード12とリモートノード14とのブロック図である。図6は、一実施形態による、スイッチ/コントローラユニット30および50が外部構造150および152上に設置されることを除いて図5と同様のブロック図である。代替構成では、異なるおよび/または追加の構成要素が図5および図6中に含まれ得る。
スイッチ/コントローラ30は、スタンドアロン統合サブシステムである。いくつかの実施形態では、スイッチ/コントローラは、図5に示されているように、機器室、機器キャビネット若しくは機器小屋などの保護環境154中の電気通信機器ラック中に設置され得るか、または端末が設置される構造150中またはそれの近くに設置され得るラック搭載可能デバイスである。別の実施形態では、スイッチ/コントローラ12は、図6に示すように、耐候性筐体中に密閉され、2つの端末の近くの構造150上に取り付けられる。
FSO端末32とEバンド端末34とはそれぞれ、スタンドアロン統合サブシステムである。各々は、耐候性筐体中に密封され、リモート構造152上に設置されたリモートノード14へのクリアな見通し線をもつ構造150上に端末マウント36および38を使用して取り付けられる。構造150および152は、建築物、電気通信タワー、またはそのような使用に好適な他の構造であり得る。リモート構造152は、ローカル構造150と同じタイプのものであり得るかまたはそれとは異なり得る。
いくつかの実施形態では、FSO端末32とEバンド端末34とは、互いにコロケートされる。例えば、端末は、互いから最高10フィート(3.048m)離れてあり得る。更に、FSO端末32とEバンド端末34とは、図5および図6では同じ構造150に取り付けられているが、端末は別個の構造に取り付けられ得る。
端末マウント36および38は、各端末が設置中にリモートノード14に正確に向けられることを可能にするために方位角および高度調整を与える。いくつかの実施形態では、FSO端末32のために使用される端末マウント36は、Eバンド端末34のために使用される端末マウント38と同一である。代替実施形態では、Eバンド端末34のために使用される端末マウント38は、リモートノード14への正確なポインティングを維持するためにアクティブな自動ポインティングおよび追跡システムを含む。
図1〜図5を参照しながら説明した実施形態はローカルノード12とリモートノード14とのみを含むが、ノードは、ノードのネットワークに統合され得る。例えば、リモートノード14は、リモートノード14からデータを受信し、第4のノードにデータを送信する第3のノードに結合され得る。例えば、リモートノード14の管理インターフェース24とネットワークインターフェース22とは、第3のノードのスイッチコントローラに接続される。あるいは、リモートノード14と第3のノードとは、スイッチコントローラ50がリモートノード14と第3のノードとのためのスイッチコントローラであるように一緒に統合される。これらの実施形態では、スイッチコントローラ50は、第4のノードに向けられた別のFSO端末とEバンド端末とに結合され得る。

Claims (34)

  1. ハイブリッドワイヤレスリンクをリモートノードに提供するローカルノードであって、
    自由空間光リンクを介して前記リモートノードにデータを送信するように構成される自由空間光(FSO)端末と、
    自由空間RFリンクを介して前記リモートノードにデータを送信するように構成される無線周波数(RF)端末であって、前記自由空間光リンクおよび前記自由空間RFリンクは共に、前記ローカルノードと前記リモートノードとの間に前記ハイブリッドワイヤレスリンクを形成する、無線周波数(RF)端末と、
    前記FSO端末および前記RF端末に結合されたスイッチ/コントローラであって、前記スイッチ/コントローラは、データを受信し、前記自由空間光リンクを介しておよび/または前記自由空間RFリンクを介して前記データのデータフレームを送信すべきかをデータリンクレイヤにおいて決定し、決定は前記データフレームのコンテンツに基づき、前記決定に基づいて前記FSO端末におよび/または前記RF端末に前記データフレームを誘導するように構成される、スイッチ/コントローラと
    を備えたローカルノード。
  2. 前記スイッチ/コントローラは、ハイブリッドワイヤレスリンクのためのデータリンクプロトコルを実装する、請求項1のローカルノード。
  3. 前記データリンクプロトコルは、プロプライエタリプロトコルである、請求項2のローカルノード。
  4. 前記スイッチ/コントローラは、入口ポート、出口ポート、MACソースアドレス、MAC宛先アドレス、EtherType、アウター802.1QタグVLAN ID、アウター802.1QタグPCP、アウター802.1QタグDEI、インナー802.1QタグVLAN ID、インナー802.1QタグPCP、インナー802.1QタグDEI、IPv4ソースアドレス、IPv4宛先アドレス、IPv4 DSCP、IPv4 ECN、IPv4プロトコルフィールド、IPv6ソースアドレス、IPv6宛先アドレス、IPv6トラフィッククラス、IPv6ネクストヘッダ、IPv6フローラベル、IPv6 SRH、アウターMPLSタグラベル、アウターMPLSタグEXP(QoS若しくはECN)、1つ若しくは複数のインナーMPLSタグラベル、または1つ若しくは複数のインナーMPLSタグEXP(QoSまたはECN)のうちの少なくとも1つに基づいて前記自由空間光リンクを介しておよび/または前記自由空間RFリンクを介してデータフレームを送信すべきかを前記データリンクレイヤにおいて決定する、請求項1のローカルノード。
  5. 前記スイッチ/コントローラは、前記ハイブリッドワイヤレスリンクの条件に基づいて前記自由空間光リンクを介しておよび/または前記自由空間RFリンクを介してデータフレームを送信すべきかを前記データリンクレイヤにおいて決定し、前記ハイブリッドワイヤレスリンクの条件は、瞬時若しくは時間平均スループット、フレーム損失比、レイテンシ、ジッタ、リンク利用率、予想若しくは計算されたリンク利用可能性、リンク状態(リンクアップまたはダウン)、リンクロケーション、時刻、時期に基づく予測されたリンクパフォーマンス、または測定、報告、若しくは推定された大気条件のうちの少なくとも1つを含む、請求項1のローカルノード。
  6. 前記スイッチ/コントローラは、前記自由空間光リンクにおよび前記自由空間RFリンクに個々のデータフレームを交互に誘導するように構成される、請求項1のローカルノード。
  7. 前記スイッチ/コントローラは、
    前記データフレームを受信し、前記データフレームに対してデータリンクレイヤ機能を実行するように構成されるスイッチング構成要素と、
    前記スイッチング構成要素から前記データフレームを受信し、前記FSO端末におよび/または前記RF端末に前記データフレームを誘導するように構成されるデータリンクプロトコル構成要素と
    を備える、請求項1のローカルノード。
  8. 前記スイッチング構成要素によって実行される前記データリンクレイヤ機能のいずれも、ハイブリッドワイヤレスリンクに特有でない、請求項7のローカルノード。
  9. 前記スイッチング構成要素は、トラフィックフローを識別すること、トラフィックフローのトラフィックポリシング、トラフィックフローをデータリンクプロトコル構成要素に切り替えること、およびトラフィックシェーピングのうちの少なくとも1つを実行する、請求項8のローカルノード。
  10. 前記スイッチング構成要素は、前記データフレームのコンテンツに基づいて前記データフレームのためのサービスのクラスを決定し、前記自由空間光リンクを介しておよび/または前記自由空間RFリンクを介して前記データフレームを送信すべきかは、サービスの前記クラスに基づく、請求項7のローカルノード。
  11. 前記スイッチング構成要素は、前記データフレームのコンテンツに基づいて前記データフレームのためのサービスの品質を決定し、前記自由空間光リンクを介しておよび/または前記自由空間RFリンクを介して前記データフレームを送信すべきかはサービスの前記品質に基づく、請求項7のローカルノード。
  12. 前記スイッチング構成要素は、前記データフレームのコンテンツに基づいて前記データフレームのためのトラフィック処理を決定し、前記自由空間光リンクを介しておよび/または前記自由空間RFリンクを介して前記データフレームを送信すべきかは前記トラフィック処理に基づく、請求項7のローカルノード。
  13. 前記データリンクプロトコル構成要素は、ハイブリッドワイヤレスリンクに特有である前記データリンクレイヤ機能の全てを実行する、請求項7のローカルノード。
  14. 前記スイッチ/コントローラは、ハイブリッドワイヤレスリンクのためのデータリンクプロトコルを実装し、前記データリンクプロトコル構成要素は、前記データリンクプロトコルの全体を実装する、請求項7のローカルノード。
  15. 前記データリンクプロトコルは、前記データフレームに割り当てられた複数のトラフィック処理を実装し、前記データリンクプロトコル構成要素は、前記データフレームに割り当てられた前記トラフィック処理に基づいて前記FSO端末におよび/または前記RF端末に前記データフレームを誘導する、請求項14のローカルノード。
  16. 前記トラフィック処理は、VLANタグ、ポート番号、およびトラフィックタイプのうちの少なくとも1つに基づいてデータフレームに割り当てられる、請求項15のローカルノード。
  17. 前記スイッチング構成要素は、それらのコンテンツに基づいて前記データフレームのためのタグを生成し、前記データリンクプロトコル構成要素は、前記FSO端末および/または前記RF端末に前記タグをマッピングするルックアップテーブルに基づいて前記FSO端末におよび/または前記RF端末に前記データフレームを誘導する、請求項7のローカルノード。
  18. 前記データリンクプロトコル構成要素は、失われたデータの場合のデータフレームの再送信を管理する、請求項7のローカルノード。
  19. 前記ハイブリッドワイヤレスリンクは双方向である、請求項1のローカルノード。
  20. 前記ローカルノードおよび前記リモートノードは、追加の他のノードをもつネットワークの部分である、請求項19のローカルノード。
  21. 前記FSO端末および前記RF端末は、お互いの10フィート内にコロケートされる、請求項1のローカルノード。
  22. 前記自由空間光リンクは、少なくとも10Gbpsの公称データレートを有する、請求項1のローカルノード。
  23. 前記ローカルノードおよび前記リモートノードは、少なくとも4km離れて位置する、請求項1のローカルノード。
  24. 前記自由空間光リンクは、赤外波長範囲中で動作し、前記自由空間RFリンクは、Eバンド中で動作する、請求項1のローカルノード。
  25. ハイブリッドワイヤレスリンクをリモートノードに提供するローカルノードであって、
    自由空間光リンクを介してリモートノードにデータを送信するように構成される自由空間光(FSO)端末と、
    自由空間RFリンクを介して前記リモートノードにデータを送信するように構成される無線周波数(RF)端末であって、前記自由空間光リンクおよび前記自由空間RFリンクは共に、前記ローカルノードと前記リモートノードとの間に前記ハイブリッドワイヤレスリンクを形成する、無線周波数(RF)端末と
    を備える物理レイヤと、
    前記データのデータフレームが前記自由空間光リンクを介しておよび/または前記自由空間RFリンクを介して前記リモートノードに送信されるのかを決定するデータリンクレイヤと
    を備えたローカルノード。
  26. 請求項2乃至24のいずれか一項に記載の限定事項をさらに備える、請求項25のローカルノード。
  27. ハイブリッドワイヤレスリンクをリモートノードに提供するローカルノードであって、 自由空間光リンクを介してリモートノードにデータを送信するように構成される自由空間光(FSO)端末と、
    自由空間RFリンクを介して前記リモートノードにデータを送信するように構成される無線周波数(RF)であって、前記自由空間光リンクおよび前記自由空間RFリンクは共に、前記ローカルノードと前記リモートノードとの間にハイブリッドワイヤレスリンクを形成する、無線周波数(RF)端末と、
    前記FSO端末および前記RF端末に結合されるコントローラであって、前記コントローラは、データを受信し、前記自由空間光リンクを介しておよび/または前記自由空間RFリンクを介して前記データのデータフレームおよび/またはネットワークパケットを送信すべきであるかをデータリンクレイヤおよび/またはネットワークレイヤにおいて決定し、決定は前記データフレームおよび/または前記ネットワークパケットのコンテンツに基づき、前記決定に基づいて前記FSO端末におよび/または前記RF端末に前記データフレームおよび/または前記ネットワークパケットを誘導するように構成される、コントローラと
    を備えたローカルノード。
  28. 請求項2乃至24のいずれか一項に記載の限定事項をさらに備える、請求項27のローカルノード。
  29. ハイブリッドワイヤレスリンクをリモートノードに提供する方法であって、
    前記ハイブリッドワイヤレスリンクを介して前記リモートノードに送信されるデータを受信することと、
    自由空間光リンクを介しておよび/または自由空間無線周波数(RF)リンクを介して前記データのデータフレームを送信すべきかをデータリンクレイヤにおいて決定することであって、前記自由空間光リンクおよび前記自由空間RFリンクは共に、前記リモートノードへの前記ハイブリッドワイヤレスリンクを形成し、前記決定することは、前記データフレームのコンテンツに基づく、ことと、
    前記決定に基づいて前記自由空間光リンクおよび/または前記自由空間RFリンクに前記データフレームを誘導することと
    を備える方法。
  30. 請求項2乃至24のいずれか一項に記載の限定事項をさらに備える、請求項29の方法。
  31. 双方向ハイブリッドワイヤレスリンクをリモートトランシーバに提供するローカルトランシーバであって、
    双方向自由空間光リンクを介して前記リモートトランシーバにデータを送信し、および前記リモートトランシーバからデータを受信するように構成される自由空間光(FSO)端末と、
    双方向自由空間無線周波数(RF)リンクを介して前記リモートトランシーバにデータを送信し、および前記リモートトランシーバからデータを受信するように構成されるRF端末であって、前記自由空間光リンクおよび前記自由空間RFリンクは共に、前記ローカルトランシーバと前記リモートトランシーバとの間に前記双方向ハイブリッドワイヤレスリンクを形成する、RF端末と、
    前記FSO端末および前記RF端末に結合されたスイッチ/コントローラであって、前記スイッチ/コントローラは、前記リモートトランシーバに送信されるデータを受信し、前記自由空間光リンクを介しておよび/または前記自由空間RFリンクを介して前記データのデータフレームを送信すべきかをデータリンクレイヤにおいて決定し、決定は前記データフレームのコンテンツに基づき、前記決定に基づいて前記FSO端末におよび/または前記RF端末に前記データフレームを誘導するように構成される、スイッチ/コントローラと
    を備えたローカルトランシーバ。
  32. 請求項2乃至24のいずれか一項に記載の限定事項をさらに備える、請求項31のローカルトランシーバ。
  33. 双方向ハイブリッドワイヤレスリンクを介して通信を行う2つのノードを備えるワイヤレス通信システムであって、各ノードは、
    双方向自由空間光リンクを介して他のノードにデータを送信し、および前記他のノードからデータを受信するように構成される自由空間光(FSO)端末と、
    双方向自由空間無線周波数(RF)リンクを介して前記他のノードにデータを送信し、および前記他のノードからデータを受信するように構成されるRF端末であって、前記自由空間光リンクおよび前記自由空間RFリンクは共に、ノード間に前記双方向ハイブリッドワイヤレスリンクを形成する、RF端末と、
    前記FSO端末および前記RF端末に結合されたスイッチ/コントローラであって、前記スイッチ/コントローラは、データを受信し、前記自由空間光リンクを介しておよび/または前記自由空間RFリンクを介して前記データのデータフレームを送信すべきかをデータリンクレイヤにおいて決定し、決定は前記データフレームのコンテンツに基づき、前記決定に基づいて前記FSO端末におよび/または前記RF端末に前記データフレームを誘導するように構成される、スイッチ/コントローラと
    を備えたワイヤレス通信システム。
  34. 各ノードが請求項2乃至24のいずれか一項に記載の限定事項をさらに備える、請求項33のワイヤレス通信システム。
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