[发明专利]一种基于无源光总线技术的高速光数据总线

说明书

本发明公开了一种基于无源光总线技术的高速光数据总线，可实现通信网络的高速高可靠通信。该数据总线结构的核心在于基于光纤分束器和合束器的高速可靠光总线网络架构，其中高速高效的光纤合束器与光纤分束器是总线结构的基础，通过低延时介质访问协议和网络通讯安全可靠传输技术可提高系统传输的速率和可靠性。该高速数据总线具有光纤高速率、大吞吐量、低延时、电磁兼容性性好、重量轻的优点，也有无源总线技术结构简单、成本低、可靠性好的优点，以及新型介质访问控制协议实时性好、可重构的优点。

技术领域

本发明属于光网络总线领域，尤其涉及一种基于无源光总线技术的高速光数据总线。

背景技术

数据总线技术是航天电子系统的关键核心技术之一，为军用装备各电子设备之间的信息交换提供高速、实时、高可靠的通信链路。随着国防技术的发展，军用装备的电子化、微型化、智能化在不断的提高，设备间的通讯复杂度在不断的加大，信号种类、采集速度以及通道数也在成倍的增加，这就迫切地需要一种总线通信系统，要求其能够实现总线的高速率、低时延、高可靠性、强抗电磁干扰性，且具有轻小型和可重构性的特点。

飞行器武器系统对总线输出吞吐量、传输实时性和可靠性提出了越来越高的要求。如导引头图像传输至少要占用几十至几百兆的带宽。传感器数据传输与分配网络的传输延迟要求不超过100ps，指令与响应信息传输的传输延迟要求不大于10^-6s。同时航天器运行环境恶劣，体积空间小、电磁环境复杂，对数据总线的容错能力、可靠性、电磁兼容性、体积、重量、功耗等都提出了极高的要求。因此亟需研究一种用于飞行器武器系统的新型总线系统，以促进现代化军事技术的发展。

发明内容

本发明的目的在于针对现有光网络总线结构在高速率、低时延、可重构方面的不足，提供一种基于无源光总线技术的高速光数据总线结构。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于无源光总线技术的高速光数据总线，包括：

至少两个总线工作单元，

连接各个总线工作单元的总线网络连接单元，

所述的总线工作单元包括一条数据总线、一条时钟总线和M个工作节点，数据总线的两端分别连接有第一光纤合束器和第一光纤分束器，时钟总线的两端分别连接有第二光纤合束器和第二光纤分束器，M个工作节点均与第一光纤合束器、第一光纤分束器、第二光纤合束器和第二光纤分束器相连接。

进一步的，所述总线网络连接单元为网桥或中继器。

进一步的，每个工作节点包含物理层和数据链路层，通过各自的控制器采用非破坏性逐位仲裁方式完成数据发送功能。

进一步的，所有的工作节点均通过第一光纤合束器将数据信息传送到数据总线，再经由第一光纤分束器进行功率分配，传输给总线工作单元内的所有工作节点，完成数据信息传递；同时，所有工作节点的时间信息通过第二光纤合束器、时钟总线和第二光纤分束器完成时间信息传递。

进一步的，所述第一光纤合束器、第一光纤分束器、第二光纤合束器和第二光纤分束器采用单模到多模或单模到单模两种结构。

进一步的，数据信号在数据总线上的延时和时钟信号在时钟总线上的延时相等。

本发明的有益效果是，本发明结合传统的星型和总线型光网络总线结构，采用光纤合束器和光纤分束器搭建总线结构。这种方法的巨大优势是光无源总线可以极大降低光总线架构的复杂度和功耗，在实现总线速率提升的同时保证总线的可靠性、微型化和低功耗。但是传统光信号的合路通过光耦合器实现，具有插损大的缺点，限制了基于光耦合架构的光总线的节点数目，影响了光总线的实用性。本申请提出了新型光合束器的实现方法，并基于光合束器实现多路光信号的低插损合路，从而极大降低了光总线的插损，提高了系统的可靠性。

附图说明