TW201735563A - 模組化無線光學天線 - Google Patents

Abstract

一種用於光學通訊網路的模組化節點，光學通訊網路包括多個收發器模組的一或更多個收發器模組以及包括多個電連接器的節點核心，以將上至多個收發器模組電連結至節點核心。收發器模組中的至少一些具有被配置用以發射攜帶資料且無人為限制的光束、以及檢測所發射且無人為限制的光束的光學收發器。電連結至節點核心的上至多個收發器模組在空間上被分開，以基於它們的數目以及佈置提供用於光學通訊的可配置涵蓋範圍。且節點核心進一步包括被配置用以連接一或更多個收發器模組以在光學通訊網路中實施再分配點或通訊終點的交換電路。

Description

模組化無線光學天線

相關申請案的交互參考

本申請案主張於2016年3月7日申請、標題為「模組化、無線光學全向天線」的美國臨時專利申請案的優先權，其全部內容併入於本文中以作為參考。

本揭露內容大致上與光學通訊、且特別地與散光柱光學通訊有關。

儘管提供了高了許多的頻帶寬度，由於需要視線操作、尤其在霧中在無線頻道上的高大氣衰減、在每瓦特基礎上的雷射高成本以及缺少未對準公差而需要高成本指向與追蹤系統，光學無線通訊系統現今只有利基應用。為了克服未對準問題，已提出了在所有的方向中發送與接收光學無線訊號的全向光學無線天線（「全向天線」），其包括在行動隨建即連網路（或MANET）中作用的全向天線。大部分目前的全向天線是在低功率位準下考慮、常具有為了達到廣傳輸器發散角以及寬視野接收器的目的的LED。然而，這樣的實施只提供有限的範圍，且被提出具有有限調變率的組件，其限制了流通量且因此具有有限的應用，例如室內區域網路（LAN）或其他受限的空間。

其他的教導使用鏡子考慮到了360度的傳輸涵蓋範圍，但沒有滿足檢測器視野。其他提供了用以具有IR傳輸器與接收器對的裝置，但將網路考慮為在主從配置中是靜態的。

因此，想要的是具有考慮到並解決至少一些上面討論的問題以及其他可能問題的系統以及方法。

為了解決這些短處，提供了用於光學無線通訊的高功率、模組化、可全向的節點。在PCT專利申請公開號WO 2015/106110以及其相對應美國專利申請公開號2016/0294472中提出的類型的高功率、散光柱系統（兩者以它們各自的全部內容併入於本文中以作為參考）在這裡被列為節點上的單一面板，在一個節點上的多面板組成使其可全向。節點被設計為模組化（例如，取決於應用的不同規格的處理面板）、支援行動性並當存在於其他節點時作用為網狀網路或MANET。隨著節點在面板涵蓋區域之間移動，節點處理網路之動態重配置。面板本身可具有各種功率位準、各種不同的發射器源、各種發散與接收角、以及各種調變率以及方案。在全向配置中，節點涵蓋了繞著節點在模組設計距離內的全部區域，導致沒有角公差的問題，經由多節點的不昂貴發展結合網狀網路的路徑冗餘而產生對於視線問題的較低成本解決方案，經由高功率傳輸器以及寬視野接收器來對付衰減，並讓經由網狀網路涵蓋區域移動的行動節點能夠有連續的連接性。

範例實施提供了模組化無線通訊節點(有全向能力、具有高調變率、與至少一高接收角接收器耦合的一或多個較高的功率之高發散雷射光束)，當以各種形式被配置時，支援進階的網狀網路功能。這將幫助對付先前技術的衰減、距離以及速度限制。此外，範例實施提供了包括單一節點以及多個模組（也稱為面板）的模組化設計，其將幫助降低成本並能夠有更頻繁且不昂貴的節點發展，以對付自由空間光學鏈結常遭遇的視線限制。

本揭露內容因此包括下述範例而無限制： 一些範例實施提供了用於光學通訊網路的模組化節點，模組化節點包括多個收發器模組的一或更多個收發器模組，其至少一些具有光學收發器，該光學收發器被配置用以發射攜帶資料且無人為的限制的光束，且檢測所發射並無人為的限制之光束；以及包括多個電連接器的節點核心，以將上至多個收發器模組電連結至節點核心，電連結至節點核心的上至多個收發器模組在空間上被分開，以基於它們的數目以及佈置提供用於光學通訊的可配置涵蓋範圍，其中節點核心進一步包括被配置用以連接一或更多個收發器模組的交換電路，以在光學通訊網路中實施再分配點或通訊終點。

在任何前述或隨後的範例實施、或任何其組合的模組化節點的一些範例實施中，光學收發器被配置用以發射光束並以大於0.1度的發散角、以及以低於0.05％的光子效率檢測所發射的光束，光子效率使可檢測的光子數與光束的所發射光子數有關。

在任何前述或隨後的範例實施、或任何其組合的模組化節點的一些範例實施中，一或更多個收發器模組包括在標稱角、資料率或距離方面具有不同規格的光學收發器。

在任何前述或隨後的範例實施、或任何其組合的模組化節點的一些範例實施中，一或更多個收發器模組包括具有至少部分重疊的各自視野的收發器模組，並當連結至節點核心時由此定義了由收發器模組涵蓋的區域，且每個收發器模組經由分時或分波長多工在其視野中支援至一或更多個其他模組化節點的一或更多個收發器的通訊，且其中交換電路進一步被配置用以在收發器模組之間動態地選擇，以提供由兩個或所有收發器模組所涵蓋的區域的涵蓋範圍。

在任何前述或隨後的範例實施、或任何其組合的模組化節點的一些範例實施中，連結至節點核心的一或更多個收發器模組的至少其中之一跨越多個電連接器的多於一個。

在任何前述或隨後的範例實施、或任何其組合的模組化節點的一些範例實施中，連結至節點核心的一或更多個收發器模組中的至少一些進一步具有由機械移動、波束操控或液體鏡片實施的主動追蹤。

在任何前述或隨後的範例實施、或任何其組合的模組化節點的一些範例實施中，連結至節點核心的一或更多個收發器模組中的至少一些進一步具有被配置用以控制收發器模組或經由節點核心促進二或更多個收發器模組之間的通訊的處理器。

在任何前述或隨後的範例實施、或任何其組合的模組化節點的一些範例實施中，處理器以及邏輯進一步被配置用以忽略、阻擋或過濾意欲用於讓鄰近收發器模組連結至節點核心的光束，或基於鄰近收發器模組的活動來修飾其定向、功率位準或其光學收發器的頻率。

在任何前述或隨後的範例實施、或任何其組合的模組化節點的一些範例實施中，一或更多個收發器模組包括具有被配置用以發射並檢測攜帶資料的光束的光學收發器的收發器模組，以及具有被配置用以在百萬赫（MHz）至兆赫（THz）的範圍中的頻帶中傳輸以及接收攜帶資料的電磁波的電磁波收發器的另一個收發器模組。

在任何前述或隨後的範例實施、或任何其組合的模組化節點的一些範例實施中，節點核心進一步具有處理器以及邏輯，該處理器以及邏輯被配置用以忽略、阻擋或過濾來自連結至節點核心的一或更多個收發器模組的光束，或修飾連結至節點核心的一或更多個收發器模組的定向、功率位準或頻率。

在任何前述或隨後的範例實施、或任何其組合的模組化節點的一些範例實施中，節點核心進一步包括網路連接以將模組化節點鏈結至與光學通訊網路不同的另一個網路。

在任何前述或隨後的範例實施、或任何其組合的模組化節點的一些範例實施中，被配置用以連接一或更多個收發器模組之交換電路包括被配置用以可交換地連接一或更多個收發器模組以支援光學通訊網路的網狀或行動隨建即連網路拓撲，光學通訊網路包括模組化節點以及模組化節點被配置用以與之通訊的一或更多個其他的模組化節點。

一些範例實施提供了在光學通訊網路中實施再分配點或通訊終點的方法，此方法包括將一或更多個上至多個收發器模組電連結至節點核心，具有光學收發器的多個收發器模組中的至少一些被配置用以發射攜帶資料且無人為的限制的光束、並檢測所發射且無人為的限制的光束，節點核心具有多個電連接器用於電連結上至多個收發器模組，電連結至節點核心的上至多個收發器模組在空間上被分開以基於它們的數目以及佈置來提供用於光學通訊的可配置涵蓋範圍；以及藉由節點核心的交換電路，連接一或更多個收發器模組以在光學通訊網路中實施再分配點或通訊終點。

在任何前述或任何隨後範例實施、或任何其組合的方法的一些範例實施中，光學收發器被配置用以以大於0.1度的發散角以及以低於0.05％的光子效率發射光束以及檢測所發射的光束，光子效率將可檢測光子的數目與光束的所發射光子的數目相關聯。

在任何前述或任何隨後範例實施、或任何其組合的方法的一些範例實施中，電連結一或更多個收發器模組包括電連結包括在標稱角、資料率或距離方面具有不同規格的光學收發器的一或更多個收發器模組。

在任何前述或任何隨後範例實施、或任何其組合的方法的一些範例實施中，電連結一或更多個收發器模組包括電連結具有至少部分重疊且當連結至節點核心時由此定義由收發器模組所涵蓋的區域的各自視野的一或更多個收發器模組，且每個收發器模組在其視野中經由分時或分波多工支援至一或更多個其他的模組化節點的一或更多個收發器模組的通訊，且其中連接一或更多個收發器模組進一步包括在收發器模組之間動態地選擇以提供由兩個或所有收發器模組涵蓋的區域的涵蓋範圍。

在任何前述或任何隨後範例實施、或任何其組合的方法的一些範例實施中，電連結一或更多個收發器模組包括電連結一或更多個收發器模組，其中至少一些進一步具有被配置用以控制收發器模組或經由節點核心促進兩或更多個收發器模組之間的通訊的處理器。

在任何前述或任何隨後範例實施、或任何其組合的方法的一些範例實施中，處理器以及邏輯進一步被配置用以忽略、阻擋或過濾意欲用於讓鄰近收發器模組連結至節點核心的光束，或基於鄰近收發器模組的活動來修飾其定向、功率位準或其光學收發器的頻率。

在任何前述或任何隨後範例實施、或任何其組合的方法的一些範例實施中，電連結一或更多個收發器模組包括電連結包括下述的一或更多個收發器模組：具有被配置用以發射並檢測攜帶資料的光束的光學收發器的收發器模組，以及具有被配置用以在百萬赫（MHz）至10兆赫（THz）的範圍中的頻帶中傳輸以及接收攜帶資料的電磁波的電磁波收發器的另一個收發器模組。

在任何前述或任何隨後範例實施、或任何其組合的方法的一些範例實施中，連接一或更多個收發器模組包括可交換地連接一或更多個收發器模組，以支援光學通訊網路的網狀或行動隨建即連網路(mobile ad-hoc network)拓樸，光學通訊網路包括模組化節點以及模組化節點被配置用以與之通訊的一或更多個其他的模組化節點。

從一起閱讀下述詳細描述與所附圖式（下面會概要地描述），本揭露內容這些以及其他的特徵、方面以及優勢將為顯而易見的。本揭露內容包括此揭露內容中提出的二、三、四或更多特徵或元件的任何組合，無論這樣的特徵或元件是否被明確地組合，或另外被列舉在本文中的特定實施描述中。除非本揭露內容的上下文另外清楚地指出，意欲完全地閱讀此揭露內容，使得本揭露內容的任何可分開的特徵或元件，在任何其方面以及實施中，應被視為可結合的。

因此將領略的是，上述發明內容僅提供用於概述一些範例實施的目的，以提供本揭露內容一些方面的基本了解。就其本身而言，將領略的是，上述範例實施僅為一些實施的範例，且不應被理解為以任何方式縮小本揭露內容的範圍或精神。將領略的是，本揭露內容的範圍包含許多潛在的實施，除了這裡已概述過的之外，其中一些將於下述進一步描述。此外，從與藉由範例方式示出的所述實施原理相關聯的下述詳細描述，本文中揭露的其他方面以及優勢將變得顯而易見。

現在將在此後參照其範例實施更完整地描述本揭露內容。描述這些範例實施，以至於此揭露內容將徹底且完整，且將本揭露內容的範圍完全傳達至本領域的技術人員。的確，本揭露內容可以許多不同的形式體現，且不應被理解為限於本文中提出的實施；更確切而言，提供這些實施，以至於此揭露內容將滿足適當的法律要件。除非清楚地另外指出，如在說明書以及所附申請專利範圍中所使用的，例如，單數形式「一（a）」、「一（an）」、「該」以及諸如此類包括複數指稱。同樣地，例如，在本文中可提及定量的度量單位、值、關係或諸如此類。除非另外聲明，如果並非這些的全部，任何一個或更多個可為絕對的或近似的，以說明可能發生的可接受變化，例如那些由於工程公差或諸如此類造成的變化。

如此後所描述的，本揭露內容的範例實施與光學通訊有關，且更特別地與散光柱光學通訊有關。本揭露內容的範例實施主要被描述在自由空間光學（FSO）通訊的上下文中。然而，應了解的是，範例實施在傳統地與FSO通訊相關之外的上下文中可為同樣適當的，也就是經由空氣、外太空、真空或諸如此類的通訊。例如，範例實施可同樣適用於經由水或任何其他的液體、溶液或懸浮液，以及光束可經由其傳播而無光纖纜線、波導或傳輸線的任何其他物質或媒介的通訊。這些以及其他類似方式的人為限制可在折射率中存在對比，於其中導致模式限制以攜帶或以其他方式引導光束。因此，範例實施可更一般地視為適用於光學通訊，包括在傳輸器以及接收器之間的光束傳播，而無例如藉由光纖纜線、波導、傳輸線或諸如此類的人為限制。

如下面更詳細解釋的，本揭露內容的範例實施提供了具有上至多個收發器模組（常稱為「面板」）的高功率、模組化、光學無線通訊節點，以提供全向能力。在先前列舉以及併入的WO 2015/106110以及U.S. 2016/0294472公開案中提出的高功率散光柱系統類型在這裡被表示為節點上的單一面板，在構成多方向節點的一個節點上具有多面板的組成。節點被設計為模組化（例如，取決於應用處理不同規格的面板）、支援行動性，以及，當存在其他的節點時，作用為網狀網路。隨著節點在面板涵蓋區域之間移動，節點將處理網路的動態重配置。面板它們自己可具有各種功率位準、各種不同的射極源、各種發散以及接收角以及各種調變率以及方案。當在全向配置中時，節點涵蓋了導致沒有角公差問題的區域，經由多個節點的不昂貴部署以及網狀網路中的冗餘，導致對於視線問題的低成本解決方案，並經由高功率以及寬視野接收器對付了衰減。

第1圖示出了具有提供360度水平涵蓋範圍以及1’s上至10’s度的垂直角範圍的八個面板的全向配置中的多方向節點100 。然而，節點可經由本領域技術人員輕易得知的小機械改變而被配置用於從一個面板上至半球形或全球形的任何角範圍。第2圖示出了用於全球形涵蓋範圍的替代實施，其中每個形狀的面相對應於單一面板。成本效率將支配面板的數目，以及因此每個面板以及因此節點的角涵蓋區域（接收以及傳輸）。面板涵蓋區域在一維中可大於另一維。

其他的點至多點解決方案需要事先知道給定點（或節點）的連接數目。這樣的解決方案也需要知道連接的方向，或需要裝置以具有機械系統以提供其寬範圍的定向選擇。範例實施提供節點足夠的彈性，所以其可在大部分的情況中使用，而不需節點本身的修飾。

滿足此空間彈性的替代方案已是產生本質全向的節點。提供這樣的涵蓋範圍靜態地使成本上升，其需要設計常共享組件（光學、光子或電子）以平衡增加。這些系統因此在需要點至點或點至多點的例子中花費過高，且在全向配置中不提供在不同空間區域之間改變收發器特徵的彈性。節點以及面板

第3圖示出了根據此揭露內容的一個範例實施的模組化節點300 。如所示，節點包括可支援面板304 數目的節點核心302 。附接至核心的面板數目可取決於想要的應用或特別的性能或所需的面板大小而不同。節點具有支援不同規格面板的能力，其中兩個也示為面板304a 、 304b 。節點也具有如所需只支援面板之一個子集的能力。第4圖以及第5圖示出了具有不同數目的面板的節點核心。較少的面板在較不稠密的區域可滿足成本效益，或讓節點只實施繼電器。

也如第3圖中所示，每個面板304 具有涵蓋區域306 。面板可被設計為具有彼此區別或可能重疊的涵蓋區域。在重疊的例子中，節點300 或面板304 的電子裝置將在重疊區域中動態地選擇哪個面板正維持與節點或終點的通訊。

每個面板304 在其通訊涵蓋區域中可具有一或更多個其他的節點300 的一或更多個面板。在涵蓋區域中有多於一個面板（即，一至許多）的例子中，面板具有使用分時或分波長多工的能力，以支援那個涵蓋區域中至所有裝置的主動鏈結，不管這是電子地或機械地被達成。相反地，如果鏈結的其他側需要，共享其他面板涵蓋區域的面板（即，多至一）也將使用分時或分波長多工。

節點以及面板可為不動的或行動性的。面板特徵

面板304 將必需具有一或更多個傳輸器裝置以及一或更多個光檢測器以及連接回節點的連接方法。在涵蓋範圍角、資料率以及距離方面的面板規格將支配面板組件以及配置的平衡。取決於距離，面板可或可不需要光學增益。

面板連接也為本領域的那些技術人員所知的各種方法，包括固體底板連接器、高速版本的乙太網路、或也許甚至例如低功耗藍牙之類的低噪音誘導無線標準。

面板特徵也可包括主動追蹤，不管是經由收發器光學組合的機械移動、波束操控或液體鏡片方式。主動追蹤也可經由導向光束來支援分時多工實施。

可調整面板功能性涵蓋區域距離，不管是機械地或使用液體鏡片，以調窄但延長涵蓋區域達多個時段。面板304 也能夠降低功率，並在當保存功率可能是有利的例子中因此降低涵蓋區域。

面板304 將具有額外的特徵，以能夠有具有節點核心302 以及也在節點上具有其他面板的理想性能，包括（a）能夠忽略、阻擋或過濾意欲用於相同節點上鄰近面板的訊號，（b）基於鄰近面板的活動，修飾其定向、功率位準或其收發器頻率。在某些實施中，在面板中具有處理器以及邏輯是有利的以達成這件事，在其他的實施中，此將以傳遞至面板的指示在節點核心中被解譯。

在面板304 上的處理器在一些例子中將是想要的，以用以在個別面板上控制功能。在其他的例子中，處理器將經由節點核心302 促進二或更多個面板之間的通訊。此面板/節點核心通訊可用以降低節點300 內交換的延遲。連結鄰近面板的面板可使用訊號強度的改變以允許節點核心預期改變何時可能發生。

在這個以及其他的配置中，面板304 能夠在網路上經由節點核心302 傳遞至彼此或其他的裝置。在一些例子中，面板將具有包括在節點上的面板配置的全部網路的網路拓樸知識。藉由面板的通訊可用以改變及/或最佳化網路拓樸。通訊也可用以報告那個面板視野中其他面板的鏈結或數目與類型的特徵狀態。這些統計學可傳遞至監控以及控制應用，其中應用被分配至每個節點、或經由中央化或雲端基礎伺服器管理。節點核心特徵

節點核心302 含有機械介面以維持並連接面板304 或面板連接器以及電子裝置，其促進面板的通訊以及它們至其他節點之各種連接。機械介面可為大於一的任何數目，且可只用於面板連接器，使得面板實體上位在遠離節點核心並經由纜線電子地連接。節點核心也經由標準網路連接支援連接（例如，GigE乙太網、射頻無線、毫米波無線、光纖或其他）。連接可用以將節點鏈結至現存的網路、至終點、或至設計用以支援多個其他的終點連接的另一個無線天線。

在一些範例中，面板304 將機械地被連接至核心。在這樣的例子中，核心機械連接器被配置用以當使用所有的機械連接器時確保全向涵蓋範圍。在其他的範例中，例如在屋頂實施中或其他核心定位限制了潛在視線路徑的情況中，面板可不機械連接至核心，且反而是分開地被設置遠離節點，被定位以對於每個面板達到最佳的視線。此示於第6圖中。在其他的範例中，將有機械地以及非機械地連接至單一節點的面板。此示於第7圖中。

節點核心302 也將支援在適當頻帶中使用電磁波通訊以支援射頻（RF）通訊的面板304 ，包括毫米波、無線LAN（例如，Wi-Fi）以及諸如此類、兆赫（THz）通訊、或在1百萬赫（MHz）至10THz的範圍中的其他通訊。節點核心將具有標準的相互連接，使得也可使用例如支援感測器的面板或支援超材料的面板的非通訊裝置。

節點核心302 將具有也經由光纖、乙太網及/或其他的連接來連接至一或更多個實體網路的能力。這些類型的節點連接的頻率將取決於最理想的佈局以及給定網狀網路設計所需的可靠性。網狀網路

隨著節點經由相同節點的各種面板涵蓋區域移動、或交換至不同節點的涵蓋區域，節點電子裝置（面板304 或核心302 或一些組合）支援網路的動態重配置。第8圖示出了在網狀網路拓撲800 中連接的節點300 。網狀網路拓樸產生冗餘以及還有較高整體網路流通量的好處。每個節點可經由光學連接804 （如果終點支援它）、或經由RF鏈結806 (例如Wi-Fi或其他的標準)連接至終點802 。動態重配置可發生在時間尺度之寬範圍。現存的協定，例如IP在秒至分鐘的時間尺度上配置（以及重配置）網路。此網路可在那些時間尺度上使用那些或類似的協定。此外，此網路可在從秒下至微秒的時間尺度上配置以及重配置本身。最小的時間尺度是由封包尺寸以及給定資料率所設定。高速動態重配置能夠讓節點移動並在從靜止至1000 km/小時的時間尺度上旋轉。

具有光學無線面板304 的模組化節點300 將具有優於其他網狀實施的特別優勢。例如，空間上不同的涵蓋區域的數目可高於無線電頻率。具有有+/- 0.5˚發散角的面板收發器的單一節點繞著水平線可具有360個不同涵蓋區域。取得具有1 Gbps流通量的單一收發器只會在水平面中產生360 Gbps的節點流通量。加上在垂直方向中的面板增加了不同涵蓋區域的數目。再次作為範例，以具有+/- 0.5˚發散角的收發器來涵蓋4 pi立體角會取得上至大約44,000個面板。

在網狀網路800 中的節點300 可為靜止的、行動的、或兩者的組合。例如，以小形式因素實施的節點以及具有中等功率定額與中等位元率的面板304適合用於在連接的客車中使用，還將車子連接至其他的模組化節點而不管連接至較寬網狀網路的另一輛車子或靜止的節點。在其他的例子中，行動節點將具有較高功率以及較高的位元率以在例如公車或火車之類的大眾運輸公具中使用。

同樣地，如第9圖中所示，先前技術的窄光束FSO節點系統只允許節點之間的點至點通訊。其他的點以及移動的使用者不能夠接收或傳輸通訊。此被示出為點「X」不在通訊線上。如第10圖中所示，範例實施的寬光束涵蓋了網狀網路中的所有區域，以至於所有的點「X」在通訊光束上。因此甚至移動的使用者可在連續的通訊中。同樣地，相較於如第11圖中所示的全向射頻系統，本揭露內容的範例實施能夠有遠遠較高的頻帶寬度以及頻率再使用。除了在整個網狀區域中達到至任何使用者的鏈繫之外，範例實施允許了涵蓋範圍的高冗餘。如第10圖中所示，每個使用者「X」可與六個節點的每一個通訊，由此增加了鏈結的可靠性以及頻寬。此外，可併入在每個面板上的多個雷射以及檢測器，以至於每個面板以及每條光束將甚至在多個裝置故障時持續作用。因此可使用較低成本、較低可靠性的組件。交換

節點300 執行資料的交換以經由網狀網路800 路由它。可在面板304 中或在節點核心302 中做出這些交換決定。節點核心可包括具有由使用任何數目的網路拓樸以及交換演算法的交換器所決定的IP層交換的乙太網交換器。在一些例子中，高速交換決定可由面板做出，並傳遞至節點核心。或者，面板可透明地將所有的鏈結性能以及控制狀態資料傳至對於給定節點做出所有交換決定所在的節點核心。其他的配置是可能的。即使已在此描述中使用乙太網以及IP，本揭露內容的範例實施獨立於資料格式以及路由協定。

在一些例子中，面板304 可預期節點300 的交換改變以減少延遲。這在網狀節點是行動所在的實施上將具有特別的衝擊，例如，作用為用於移動車輛的通訊裝置。使用模組化設計的網狀網路最佳化

第12圖示出了需要或想要在網目(mesh)600 上的給定位置處具有較高功率或較高資料率面板304 的配置。在這樣的例子中，面板可在節點內交換，以適合於想要較高資料率1002 或較長距離連接1004 的共同路徑節點。這樣的彈性在節點是靜止的情況中會是特別有用的。

在想要行動性的例子中，如果它檢測到漸弱的連接（通常由節點進一步移開所指出），面板304 可被設計以延伸面板的範圍。在此例子中，面板硬體可動態地切換至較低的資料率調變，這增加了噪音容許量，且因此延伸了範圍。面板的粗操控

在節點300 內的面板304 可以粗操控能力來賦能。此操控，在全方迴轉中提供了多方向但非全向配置的能力，以動態地切換使用哪個面板來連接終點或其他的網狀節點。可機械或電子地使用光頻整相陣列、液體鏡片或其他方法來達成此操控。

第13圖是根據範例實施，在光學通訊網路中實施再分配點或通訊終點的方法1300 中包括各種操作的流程圖。如在區塊1302 處所示，此方法包括將一或更多個上至多個收發器模組電連結至節點核心。多個收發器模組的至少一些具有被配置用以發射攜帶資料且無人為限制之光束、以及檢測所發射且無人為限制的光束的光學收發器。節點核心具有用於電連結上至多個收發器模組的多個電連接器，電連結至節點核心的上至多個收發器模組在空間上被分開，以提供基於它們的數目以及佈置用於光學通訊的可配置涵蓋範圍。且如在區塊1304 處所示，此方法包括藉由節點核心的交換電路連接一或更多個收發器模組以在光學通訊網路中實施再分配點或通訊終點。

可以任何組合的硬體以及軟體來實施本揭露內容的範例實施。如果被實施為電腦實施裝置，可使用用於執行上述一些或所有步驟以及功能的裝置來實施範例。

本揭露內容的範例實施可被包括在具有，例如，作為能夠儲存資訊的非暫態裝置的電腦可讀取儲存媒體的製品中（例如，一或更多個電腦程序產品），電腦可讀取儲存媒體可與電腦可讀取傳輸媒體區別，例如能夠將資訊從一個位置攜帶至另一個位置的電子暫態訊號。如本文中所描述的電腦可讀取媒體可一般意指電腦可讀取儲存媒體或電腦可讀取傳輸媒體。電腦可讀取儲存媒體已於其中體現，例如，電腦可讀取程式碼裝置，包括電腦可執行指示，其用於提供並促進範例實施的機制。在此方面，電腦可讀取儲存媒體可具有儲存於其中的電腦可讀取程式碼部分，以回應處理器（硬體處理器）進行的執行做出反應，使裝置進行本文中所描述的各種功能。製品可被包括為包括前述處理器的電腦系統的一部分，或被分開地提供。或在一些範例中，製品可被包括在節點300 的節點核心302 或面板304 的電子裝置中。

本文所提出揭露之許多修飾及其它實施將是本揭露所適合之本領域的技術人員所將想到的，本領域的技術人員受益於前述描述與相關圖式中所提出的教導。因此，要了解的是，本揭露內容不限於所揭露的特定實施，且修飾以及其他的實施意欲被包括在所附申請專利範圍的範圍內。此外，雖然前述描述以及相關的圖式在元件及/或功能的某些範例組合的上下文中描述了範例實施，應領略的是，可由替代的實施提供元件及/或功能的不同組合，而不悖離所附申請專利範圍的範圍。在此方面，例如，與上面明確描述相比之不同的元件及/或功能的組合也被視為可在一些所附申請專利範圍中提出。雖然在本文中使用了特定的用語，它們僅以通稱且描述性的概念被使用，且非為了限制的目的。

100‧‧‧多方向節點
300‧‧‧模組化節點
302‧‧‧節點核心
304、304a、304b‧‧‧面板
306‧‧‧涵蓋區域
800‧‧‧網狀網路
802‧‧‧終點
804‧‧‧光學連接
806‧‧‧RF鏈結
1002‧‧‧較高資料率
1004‧‧‧較長距離連接
RF‧‧‧射頻

已因此在先前概述中描述了本揭露內容，現在將參照不一定按比例繪出的附圖，且其中： 第1圖以及第2圖根據本揭露內容的各種範例實施示出了在各種配置中的多方向節點； 第3圖根據範例實施示出了模組化節點； 第4圖、第5圖、第6圖以及第7圖根據範例實施示出了第3圖的模組化節點的配置，包括不同的收發器模組數目、佈置以及連接（也稱為面板）； 第8圖示出了在網狀網路拓樸中包括模組化節點的光學通訊網路； 第9圖、第10圖以及第11圖比較了根據本揭露內容範例實施的網狀網路與其他的光學以及無線電頻率網路； 第12圖根據範例實施示出了的第8圖的網狀網路，其中模組化節點包括不同的功率或資料率面板；以及 第13圖是在根據範例實施的方法中包括各種操作的流程圖。

300‧‧‧模組化節點

302‧‧‧節點核心

304、304a、304b‧‧‧面板

306‧‧‧涵蓋區域

Claims (20)

1. 一種用於一光學通訊網路的模組化節點，該模組化節點包含： 多個收發器模組的一或更多個收發器模組，其中至少一些具有被配置用以發射攜帶資料且無人為限制的光束、以及檢測所發射且無人為限制之光束的一光學收發器；以及 包括多個電連接器的一節點核心，以將上至該多個收發器模組電連結至該節點核心，電連結至該節點核心的該上至該多個收發器模組在空間上被分開，以基於它們的數目以及佈置提供用於光學通訊的可配置涵蓋範圍， 其中該節點核心進一步包括被配置用以連接該一或更多個收發器模組的交換電路，以在該光學通訊網路中實施一再分配點或一通訊終點。
2. 如申請專利範圍第1項所述的模組化節點，其中該光學收發器被配置用以以大於0.1度的一發散角、以及以低於0.05％的一光子效率發射光束並檢測所發射的光束，該光子效率使可檢測光子的一數目與該光束的所發射光子的一數目相關。
3. 如申請專利範圍第1項所述的模組化節點，其中該一或更多個收發器模組包括在一標稱角、資料率或距離方面具有不同規格的光學收發器。
4. 如申請專利範圍第1項所述的模組化節點，其中該一或更多個收發器模組包括具有各自視野的收發器模組，該各自視野至少部分地重疊，且由此當連結至該節點核心時定義由該收發器模組涵蓋的一區域，且該等收發器模組之每一個經由分時或分波長多工在其視野中支援至一或更多個其他的模組化節點的一或更多個收發器模組的通訊，以及 其中該交換電路進一步被配置用以在該等收發器模組之間動態地選擇，以提供由兩個或所有的該收發器模組所涵蓋的該區域的涵蓋範圍。
5. 如申請專利範圍第1項所述的模組化節點，其中連結至該節點核心的該一或更多個收發器模組的至少其中之一橫跨該多個電連接器之不只一個。
6. 如申請專利範圍第1項所述的模組化節點，其中連結至該節點核心的該一或更多個收發器模組的至少其中一些進一步具有由機械移動、波束操控或液體鏡片所實施的主動追蹤。
7. 如申請專利範圍第1項所述的模組化節點，其中連結至該節點核心的該一或更多個收發器模組的至少其中一些進一步具有被配置用以控制該收發器模組或經由該節點核心促進該等收發器模組的其中兩個或更多個之間的通訊的一處理器。
8. 如申請專利範圍第7項所述的模組化節點，其中該處理器以及邏輯進一步被配置用以忽略、阻擋或過濾意欲用於讓一鄰近收發器模組連結至該節點核心的光束，或基於該鄰近收發器模組的活動來修飾其光學收發器的其定向、功率位準或頻率。
9. 如申請專利範圍第1項所述的模組化節點，其中該一或更多個收發器模組包括具有一光學收發器的一收發器模組以及具有一電磁波收發器的另一個收發器模組，該光學收發器被配置用以發射並檢測攜帶資料的光束，該電磁波收發器被配置用以傳輸以及接收攜帶資料且在百萬赫（MHz）至10兆赫（THz）的範圍中的一頻帶中的電磁波。
10. 如申請專利範圍第1項所述的模組化節點，其中該節點核心進一步具有一處理器以及邏輯，該處理器以及邏輯被配置用以忽略、阻擋或過濾來自連結至該節點核心的該等收發器模組之其中之一或更多的光束，或修飾連結至該節點核心的該等收發器模組之其中之一的一定向、功率位準或頻率。
11. 如申請專利範圍第1項所述的模組化節點，其中該節點核心進一步包括一網路連接以將該模組化節點鏈結至與該光學通訊網路不同的另一個網路。
12. 如申請專利範圍第1項所述的模組化節點，其中被配置用以連接該一或更多個收發器模組之該交換電路包括被配置用以可切換地連接該一或更多個收發器模組以支援該光學通訊網路的一網狀或行動隨建即連網路拓樸，該光學通訊網路包括該模組化節點以及一或更多個其他的模組化節點，該模組化節點被配置用以與該一或更多個其他的模組化節點通訊。
13. 一種在一光學通訊網路中實施一再分配點或一通訊終點的方法，該方法包含： 將一或更多個上至多個收發器模組電連結至一節點核心， 具有一光學收發器的該多個收發器模組的至少其中一些，該光學收發器被配置用以發射攜帶資料且無人為限制的光束、並檢測所發射且無人為限制的光束， 具有用於電連結上至該多個收發器模組的多個電連接器之該節點核心，電連結至該節點核心的該上至該多個收發器模組在空間上被分開以基於它們的數目以及佈置提供用於光學通訊的可配置涵蓋範圍；以及 藉由該節點核心的交換電路，連接該一或更多個收發器模組以在該光學通訊網路中實施該再分配點或該通訊終點。
14. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中該光學收發器被配置用以以大於0.1度的一發散角以及以低於0.05％的一光子效率發射光束、並檢測所發射的光束，該光子效率使可檢測光子的一數目與該光束的所發射光子的一數目相關。
15. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中電連結該一或更多個收發器模組包括電連結包括在一標稱角、資料率或距離方面具有不同規格的光學收發器的一或更多個收發器模組。
16. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中電連結該一或更多個收發器模組包括電連結具有各自視野的一或更多個收發器模組，該各自視野至少部分地重疊，且由此當連結至該節點核心時定義由該收發器模組涵蓋的一區域，且該等收發器模組之每一個經由分時或分波長多工在其視野中支援至一或更多個其他的模組化節點的一或更多個收發器模組的通訊，以及 其中連接該一或更多個收發器模組進一步包括在該等收發器模組之間動態地選擇，以提供由該等收發器模組之兩者或全部所涵蓋的該區域的涵蓋範圍。
17. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中電連結該一或更多個收發器模組包括電連結一或更多個收發器模組，該一或更多個收發器模組的其中之一些進一步具有一處理器，該處理器被配置用以控制該收發器模組或經由該節點核心促進該收發器模組的其中兩個或更多個之間的通訊。
18. 如申請專利範圍第17項所述的方法，其中該處理器以及邏輯進一步被配置用以忽略、阻擋或過濾意欲用於讓一鄰近收發器模組連結至該節點核心的光束，或基於該鄰近收發器模組的活動來修飾其光學收發器的其定向、功率位準或頻率。
19. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中電連結該一或更多個收發器模組包括電連結包括具有一光學收發器的一收發器模組以及具有一電磁波收發器的另一個收發器模組的一或更多個收發器模組，該光學收發器被配置用以發射並檢測攜帶資料的光束，該電磁波收發器被配置用以傳輸以及接收攜帶資料且在百萬赫（MHz）至10兆赫（THz）的該範圍中的一頻帶中的電磁波。
20. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中連接該一或更多個收發器模組包括可切換地連接該一或更多個收發器模組以支援該光學通訊網路的一網狀或行動隨建即連網路拓樸，該光學通訊網路包括該模組化節點以及一或更多個其他的模組化節點，該模組化節點被配置用以與該一或更多個其他的模組化節點通訊。