專利名稱：多端口無(wú)源光信號(hào)共享裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在連接多個(gè)設(shè)備的通信網(wǎng)絡(luò)中，特別是在航空器中的信號(hào)共享裝置， 允許這些設(shè)備交換數(shù)據(jù)，和更特別地涉及多端口無(wú)源光信號(hào)共享裝置。
背景技術(shù)：
在航空器的設(shè)備之間的信息交換在安全性方面而言是越來(lái)越重要的任務(wù)，而無(wú)論是用于獲得來(lái)自傳感器的數(shù)值、用于傳輸指令、特別是航行控制命令、或是用于在計(jì)算機(jī)之間共享數(shù)據(jù)。特別地，需要保證某些交換的數(shù)據(jù)的完整性，同時(shí)保證確定的傳輸時(shí)間。為此， 已經(jīng)開發(fā)出特定的通信網(wǎng)絡(luò)。
AFDX(航空電子全雙工交換式以太網(wǎng))類型的網(wǎng)絡(luò)因此允許連接傳感器、致動(dòng)器和計(jì)算機(jī)。以以太網(wǎng)協(xié)議為基礎(chǔ)的這種類型的網(wǎng)絡(luò)，使用定義的虛擬連接作為將一數(shù)據(jù)源與預(yù)置到這些連接的一個(gè)或多個(gè)接收端連接的定向路徑。數(shù)據(jù)以幀的形式經(jīng)過(guò)這些連接進(jìn)行傳輸。使用布置在每幀中的一識(shí)別碼來(lái)定義所使用的虛擬連接。
為了在AFDX類型的網(wǎng)絡(luò)中傳輸幀，會(huì)需要使用集線器(hub)和/或轉(zhuǎn)換器 (switch)。通常，一轉(zhuǎn)換器允許將多個(gè)裝置在同一通信線路上連接，并將由一給定端口所接收的每幀在其它每個(gè)端口上復(fù)制。轉(zhuǎn)換器與集線器的不同之處在于，轉(zhuǎn)換器動(dòng)態(tài)地規(guī)定需要在其上復(fù)制幀的端口。幀通常在一銅制物理層上進(jìn)行電轉(zhuǎn)換。
在航空器的通信網(wǎng)絡(luò)中使用的轉(zhuǎn)換器集成有負(fù)責(zé)將幀向網(wǎng)絡(luò)的所有用戶端轉(zhuǎn)發(fā)的電子裝置。轉(zhuǎn)換器從而應(yīng)通過(guò)外部電源進(jìn)行供電。
這些設(shè)備的電子電路的一固有問(wèn)題——特別地在航空器的背景下顯得重要—— 與電子電路的復(fù)雜性和設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)。實(shí)際上，電子電路具有許多可能的故障模式，這些故障對(duì)電子電路的可靠性有直接影響，也被稱為MTBF(平均無(wú)故障時(shí)間)。此外，這些故障模式要求對(duì)用于探測(cè)故障和針對(duì)故障進(jìn)行保護(hù)的工具進(jìn)行定義。
此外，這些裝置需要一定的電功率，這就重量上而言產(chǎn)生費(fèi)用，特別是布線和供電，這在航空器的背景下是不能被忽視的。
這里可以觀察到，電信和信息網(wǎng)絡(luò)界使用特別是允許在一定程度上擺脫電力故障問(wèn)題的光學(xué)技術(shù)。
這樣，現(xiàn)今在通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中存在如ΕΡ0Ν(以太無(wú)源光網(wǎng)絡(luò))和GP0N(吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò))的光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。不過(guò)，定義這些標(biāo)準(zhǔn)是用以響應(yīng)信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的自身需要且在航空器中并不是直接可用的。這些標(biāo)準(zhǔn)使用無(wú)源光學(xué)組件，如不允許從η用戶端到η用戶端轉(zhuǎn)換幀的耦合器和多路復(fù)用器。此外，這類光學(xué)技術(shù)方案并不保證在AFDX類型網(wǎng)絡(luò)的方面的必然通信。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明允許通過(guò)提出承擔(dān)多端口中繼器作用的一種光無(wú)源裝置來(lái)解決至少一前文所展示的問(wèn)題。
本發(fā)明的目的因此在于一種多端口無(wú)源光信號(hào)共享裝置，所述裝置允許將由所述裝置的第一組多個(gè)端口的每個(gè)所接收的信號(hào)傳輸?shù)剿鲅b置的第二組多個(gè)端口的所有端口上，該裝置包括如下的部件
-第一耦合部件，適于將所述裝置的所述第一組多個(gè)端口的每個(gè)端口所接收的信號(hào)合并成第一光信號(hào)，所述第一光信號(hào)在一雙向光鏈路(lien)上進(jìn)行傳輸；
-第二耦合部件和導(dǎo)向部件，其用于將所述第一光信號(hào)以第二光信號(hào)的形式在與所述第一光信號(hào)相反的方向上再導(dǎo)引到所述雙向光鏈路中，所述第一耦合部件適于將所述第二光信號(hào)在所述裝置的所述第二組多個(gè)端口的每個(gè)端口上建立雙工通信。
根據(jù)本發(fā)明的裝置因此允許將信號(hào)共享裝置的可能故障區(qū)域減小到初級(jí)故障，如電纜損耗，和允許擺脫各種監(jiān)視機(jī)構(gòu)。此外，該裝置不需要電源，因此降低實(shí)施的成本。
根據(jù)一具體實(shí)施方式
，裝置此外包括極性控制部件，以根據(jù)所述第一信號(hào)的極性控制再導(dǎo)引的所述第一信號(hào)的極性，以避免傳輸?shù)剿龅诙M多個(gè)端口的每個(gè)端口上的信號(hào)劣化。
依舊根據(jù)一具體實(shí)施方式
，所述導(dǎo)向部件包括多個(gè)光鏈路，稱為第二光鏈路，所述雙向光鏈路被稱為第一光鏈路，并根據(jù)所述雙向光鏈路所述第二耦合部件此外包括這樣的部件其用于將第一光信號(hào)在所述多個(gè)第二光鏈路上建立雙工通信，和用于將來(lái)自每個(gè)所述第二光鏈路的所述第一光信號(hào)進(jìn)行合并，以形成所述第二光信號(hào)。
對(duì)于轉(zhuǎn)發(fā)同一信號(hào)使用多個(gè)波導(dǎo)允許簡(jiǎn)化對(duì)波導(dǎo)長(zhǎng)度的計(jì)算，以對(duì)于所傳輸信號(hào)的每個(gè)波長(zhǎng)，避免第二光學(xué)耦合器的復(fù)合端口的輸入和輸出信號(hào)不會(huì)反相。這樣，多個(gè)波導(dǎo)的使用允許將問(wèn)題分解為在每個(gè)所使用的波導(dǎo)中分開進(jìn)行處理的多個(gè)部分。
所述導(dǎo)向部件的長(zhǎng)度優(yōu)選地，根據(jù)由所述裝置所傳輸?shù)男盘?hào)的波長(zhǎng)確定，以使得對(duì)于所傳輸?shù)男盘?hào)的每個(gè)波長(zhǎng)，基礎(chǔ)光學(xué)耦合器的復(fù)合端口的輸入和輸出信號(hào)不會(huì)反相。 換句話說(shuō)，對(duì)于所考慮的每個(gè)波長(zhǎng)，波導(dǎo)的長(zhǎng)度，優(yōu)選地根據(jù)所傳輸?shù)男盘?hào)的相干長(zhǎng)度來(lái)確定。
依舊根據(jù)一具體實(shí)施方式
，所述第一和第二耦合部件使用一信號(hào)時(shí)分復(fù)用模式 (mode de multiplexage temporal de signaux)。作為選擇，所述第一禾口第二華禹合部件使用信號(hào)波分復(fù)用模式(mode demultiplexage en longueurs cT onde de signaux)。
依舊根據(jù)一具體實(shí)施方式
，所述第一和/或第二耦合部件包括至少一光學(xué)耦合器或串聯(lián)的多個(gè)光學(xué)耦合器。這些組件是無(wú)源的，易于實(shí)施和操作，沒(méi)有任何學(xué)習(xí)程序形式或配置形式。此外，這些組件允許在寬屏顯示窗口上工作。
依舊根據(jù)一具體實(shí)施方式
，所述第一和/或第二耦合部件包括至少一多路復(fù)用ο
所述共享信號(hào)可特別地表示AFDX類型的數(shù)據(jù)幀。
本發(fā)明的目的還在于包括如前所述的裝置的航空器。


本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目的和特征將在以下的作為非限制性示例、參照附圖進(jìn)行的詳細(xì)說(shuō)明中得到展示，附圖中
-圖1示意性地示出AFDX類型的網(wǎng)絡(luò)，在該AFDX類型的網(wǎng)絡(luò)中有利地實(shí)施本發(fā)明；
-圖2，包括圖加和圖2b，示出分別地光學(xué)耦合器和串聯(lián)的光學(xué)耦合器的一示例， 所述光學(xué)耦合器能夠在前述圖示上示出的信號(hào)共享裝置中進(jìn)行使用；
-圖3，包括圖3a到圖3c，示意性地示出在圖1上示出的信號(hào)共享光學(xué)裝置的三個(gè)結(jié)構(gòu)示例；
-圖4，包括圖如到圖4d，示出在圖1上示出的信號(hào)共享光學(xué)裝置中使用的信號(hào)共享機(jī)構(gòu)；
-圖5，包括圖fe到圖5d，示出用單λ(唯一相干長(zhǎng)度)的單一波導(dǎo)，實(shí)施信號(hào)時(shí)分復(fù)用模式(TDM)的第一具體實(shí)施方式
；
-圖6，包括圖6a和圖6b，示出根據(jù)在圖5上示出的實(shí)施方式的初始化和數(shù)據(jù)共享使用階段；
-圖7，包括圖7a到圖7d，示出用多個(gè)波導(dǎo)(不同的相干長(zhǎng)度)實(shí)施信號(hào)波分復(fù)用模式(WDM)的第二具體實(shí)施方式
；
-圖8示意性地示出適于根據(jù)參照前述圖示所描述的實(shí)施方式，向和從信號(hào)共享光學(xué)裝置發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的用戶端的裝置的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
通常地，本發(fā)明的目的在于一種無(wú)源光學(xué)裝置，這種裝置允許η用戶端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。該裝置優(yōu)選地適于處理響應(yīng)ΙΕΕΕ802.3(美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì))標(biāo)準(zhǔn)的、使用 AFDX虛擬鏈接設(shè)計(jì)的以太網(wǎng)幀。
圖1示意性地示出一 AFDX類型的網(wǎng)絡(luò)100，在該AFDX類型的網(wǎng)絡(luò)中有利地實(shí)施本發(fā)明。用戶端105-1到105-η，例如航空電子計(jì)算機(jī)，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)光鏈路115-1到 115-η，與無(wú)源光信號(hào)共享裝置110相連接。
η用戶端105-1到105_η通過(guò)負(fù)責(zé)傳輸所交換的AFDX以太網(wǎng)幀的光鏈路115-1到 115-η與光學(xué)裝置110——這里是光耦合器類型的光學(xué)裝置——相連接。每個(gè)用戶端與裝置110的一專用端口相連接。當(dāng)幀以光信號(hào)的形式被接收時(shí)，裝置110負(fù)責(zé)將該信號(hào)傳輸?shù)剿衅渌丝?，即以與之相連接的所有其它用戶端為終點(diǎn)。為了允許自動(dòng)控制，幀也可被退回到發(fā)射器。這樣，幀優(yōu)選地被傳輸?shù)剿卸丝?。從功能的角度?lái)說(shuō)，裝置110可被考慮等效于具有用于所有用戶端的一公共光介質(zhì)的一集中器。
裝置110因此允許經(jīng)過(guò)每個(gè)端口將所接收的所有幀傳輸?shù)剿杏脩舳?，而不?duì)幀和數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。該裝置只使用無(wú)源組件，例如光學(xué)耦合器，裝置應(yīng)被考慮作為一無(wú)源傳送器。這種裝置是可利用的，而沒(méi)有任何學(xué)習(xí)程序形式或配置形式。
這里需要注意的是，光學(xué)耦合器是一種雙向組件，其允許對(duì)一信號(hào)建立雙工通信， 或相反地允許將多個(gè)信號(hào)合并為一信號(hào)。不過(guò)，當(dāng)對(duì)一信號(hào)建立雙工通信時(shí)，來(lái)自雙工的每個(gè)信號(hào)的功率小于源信號(hào)的功率。例如，當(dāng)對(duì)信號(hào)建立一次雙工通信時(shí)，對(duì)于l/23dB的耦合器，產(chǎn)生的兩信號(hào)的功率大約為源信號(hào)的功率的一半(在這些組件的工業(yè)化階段可根據(jù)需要對(duì)該比率進(jìn)行調(diào)整)。不過(guò)，這種組件帶來(lái)較大的靈活性，這是因?yàn)檫@種組件允許在寬屏顯示窗口上進(jìn)行工作。
這里還需要注意的是，一光纖允許在一定條件下在兩裝置之間建立雙向通信。特別地，具有相同波長(zhǎng)的兩信號(hào)可以具有正交極性的信號(hào)的形式在相反的方向上進(jìn)行傳輸。 在此情形下，需要保證這些信號(hào)的相位不是相反的。
圖加示出可在裝置110中使用的基礎(chǔ)光學(xué)耦合器200的一示例。基礎(chǔ)光學(xué)耦合器 200這里包括標(biāo)記為205-1到205-3的三個(gè)端口。端口 205-1被稱為復(fù)合端口，而端口 205-2 和205-3被稱為基礎(chǔ)端口。如果基礎(chǔ)光學(xué)耦合器在從復(fù)合端口 205-1到基礎(chǔ)端口 205-1和 205-3的方向上被使用，由復(fù)合端口 205-1所接收的信號(hào)在基礎(chǔ)端口 205-2和205-3上建立雙工通信。相反地，如果基礎(chǔ)光學(xué)耦合器在另一方向(從基礎(chǔ)端口 205-2和205-3到復(fù)合端口 205-1)上被使用，復(fù)合端口 205-1的信號(hào)對(duì)應(yīng)由基礎(chǔ)端口 205-2和205-3所接收的信號(hào)的合并。自然地，基礎(chǔ)光學(xué)耦合器可同時(shí)在兩方向上被使用。復(fù)合端口 205-1的輸出信號(hào)從而表示基礎(chǔ)端口 205-2和205-3的輸入信號(hào)的合并，而基礎(chǔ)端口 205-2和205-3的輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)復(fù)合端口 205-1的輸入信號(hào)。
如圖2所示，可串聯(lián)連接多個(gè)基礎(chǔ)光學(xué)耦合器200。作為說(shuō)明，光學(xué)耦合器210這里包括七個(gè)基礎(chǔ)光學(xué)耦合器200-1到200-7，如在圖加上所示。復(fù)合端口 205-1的輸出信號(hào)這里對(duì)應(yīng)基礎(chǔ)端口 205-8到205-15的八個(gè)輸入信號(hào)的合并。反之亦然，八個(gè)基礎(chǔ)端口 205-8到205-15的輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)復(fù)合端口 205-1的輸入信號(hào)。
盡管其它類型的光學(xué)耦合器或其它組件，特別地多路復(fù)用器，能夠被使用于形成在圖1上所示的光學(xué)裝置110，出于說(shuō)明的目的，接下來(lái)的描述基于這類光學(xué)耦合器和EPON 或GPON標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施。不過(guò)，當(dāng)這些標(biāo)準(zhǔn)具有“1到η”類型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，所描述的技術(shù)方案是“η到η”類型的技術(shù)方案，根據(jù)該技術(shù)方案每個(gè)用戶端可同時(shí)是發(fā)送器和接收器。
圖3，包括圖3a到3c，示意性地示出這里包括標(biāo)記為A到H的8個(gè)雙向端口的信號(hào)共享光學(xué)裝置的構(gòu)造。
作為示例，在圖3a上所示的信號(hào)共享光學(xué)裝置110可由如在圖加和圖2b上所示的一光學(xué)耦合器210和一基礎(chǔ)光學(xué)耦合器200實(shí)施。合適地是，這里需要注意存在許多技術(shù)(fusion—etirage、planaire、diffusion d，ions 等)來(lái)實(shí)施這類功會(huì)巨。
如所示出的，基礎(chǔ)光學(xué)耦合器200和光學(xué)耦合器210通過(guò)它們的復(fù)合端口從光學(xué)上相連接(即通過(guò)與所有其它端口相連接的復(fù)合端口)。光學(xué)裝置110此外包連接基礎(chǔ)光學(xué)耦合器200的兩基礎(chǔ)端口的一波導(dǎo)300。光學(xué)耦合器210的基礎(chǔ)端口形成光學(xué)裝置110 的端口。
波導(dǎo)300允許將基礎(chǔ)光學(xué)耦合器200的一基礎(chǔ)端口的輸出端與另一基礎(chǔ)端口的輸入端相連接且反之亦然，以使得在基礎(chǔ)光學(xué)耦合器的復(fù)合端口的輸入端所接收的信號(hào)在該同一端口的輸出端同樣存在。
選擇波導(dǎo)300的長(zhǎng)度以使得，對(duì)于所傳輸?shù)男盘?hào)的每個(gè)波長(zhǎng)，基礎(chǔ)光學(xué)耦合器的復(fù)合端口的輸入和輸出信號(hào)不反相。換句話說(shuō)，對(duì)于所考慮的每個(gè)波長(zhǎng)，波導(dǎo)300的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)所傳輸?shù)男盘?hào)的相干長(zhǎng)度來(lái)確定。
光學(xué)裝置110因此特別適于單λ信號(hào)的傳輸，即僅使用一波長(zhǎng)，對(duì)于單λ信號(hào)波導(dǎo)的長(zhǎng)度可容易地進(jìn)行確定。
在圖北上所示的信號(hào)共享光學(xué)裝置110'由如在圖2b上所示的兩光學(xué)耦合器 210-1 和 210-2 實(shí)施。
如圖所示，兩光學(xué)耦合器210-1和210-2通過(guò)它們的復(fù)合端口從光學(xué)上相連接。光學(xué)裝置110此外包括兩兩地連接光學(xué)耦合器之一(這里是光學(xué)耦合器210- 的基礎(chǔ)端口的多個(gè)波導(dǎo)300'。另一光學(xué)耦合器的基礎(chǔ)端口形成光學(xué)裝置110的端口。
如在圖北上所示，η用戶端的通量(flux)在第一光學(xué)耦合器中集中為單一信號(hào)， 繼而借助于第二光學(xué)耦合器在多個(gè)波導(dǎo)中進(jìn)行分布，以使得該信號(hào)被轉(zhuǎn)發(fā)到每個(gè)用戶端。 波導(dǎo)的數(shù)目等于第二光學(xué)耦合器的基礎(chǔ)端口數(shù)的一半。第二光學(xué)耦合器可以具有與第一光學(xué)耦合器一樣多或不一樣多的基礎(chǔ)端口。
對(duì)于轉(zhuǎn)發(fā)同一信號(hào)使用多個(gè)波導(dǎo)的益處主要在于對(duì)波導(dǎo)長(zhǎng)度的計(jì)算，以對(duì)于所傳輸?shù)男盘?hào)的每個(gè)波長(zhǎng)，避免第二光學(xué)耦合器的復(fù)合端口的輸入和輸出信號(hào)反相。實(shí)際上，如果所使用的波長(zhǎng)如下難以確定與信號(hào)共享裝置所要求的光質(zhì)量和其物理尺寸相兼容的單一波導(dǎo)的長(zhǎng)度，多個(gè)波導(dǎo)的使用允許將該問(wèn)題分解為在所使用的每個(gè)波導(dǎo)中分別進(jìn)行處理的多個(gè)部分。
光學(xué)裝置110'因此特別適于傳輸多λ信號(hào)，即使用多個(gè)波長(zhǎng)，對(duì)于多λ信號(hào)單一波導(dǎo)的長(zhǎng)度并不允許達(dá)到所期望的目標(biāo)，特別是就光學(xué)裝置的信號(hào)質(zhì)量和/或尺寸方面而言。
在圖3c上所示的信號(hào)共享光學(xué)裝置110"由如在圖加和圖2b上所示的一光學(xué)耦合器210'和一基礎(chǔ)光學(xué)耦合器200'實(shí)施。
如圖所示，基礎(chǔ)光學(xué)耦合器200'和光學(xué)耦合器210'通過(guò)它們的復(fù)合端口(即通過(guò)與所有其它端口相連接的復(fù)合端口)從光學(xué)上相連接。光學(xué)裝置110"此外包括連接基礎(chǔ)光學(xué)耦合器200'的兩基礎(chǔ)端口的一波導(dǎo)300。光學(xué)耦合器210'的基礎(chǔ)端口形成光學(xué)裝置110"的端口。
極性控制模塊305-1和305-2，優(yōu)選地是無(wú)源的，這里附加到基礎(chǔ)光學(xué)耦合器 200'的基礎(chǔ)端口的每個(gè)輸入端，以使得再輸入的信號(hào)的極性與輸入信號(hào)的極性正交，以避免傳輸?shù)矫總€(gè)用戶端的信號(hào)的劣化。
如就光學(xué)裝置110而言，波導(dǎo)300允許將基礎(chǔ)光學(xué)耦合器200 ‘的一基礎(chǔ)端口的輸出端連接到另一基礎(chǔ)端口的輸入端且反之亦然，以使得在基礎(chǔ)光學(xué)耦合器的復(fù)合端口的輸入端所接收的信號(hào)在該同一端口的輸出端同樣存在。
這里需要觀察到極性控制模塊可在使用多個(gè)波導(dǎo)時(shí)進(jìn)行實(shí)施。
因此，如圖3a到圖3c所示，通過(guò)基礎(chǔ)光學(xué)耦合器的偏斜和附加波導(dǎo)，可形成這樣一組件具有呈星狀的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其保證從η用戶端到η用戶端的通信，并因此特別地，從η 用戶端的一子組件到η用戶端的另一相似或不同的子組件的通信。所形成的裝置以無(wú)源的方式運(yùn)行，以傳輸具有相同波長(zhǎng)(單λ模式)或多個(gè)不同波長(zhǎng)(多λ模式)的信號(hào)。此外，借助于光纖的固有屬性，數(shù)據(jù)的交換可是雙向的，而沒(méi)有沖突。
當(dāng)從一用戶端接收一信號(hào)時(shí)，這類機(jī)構(gòu)通常在圖4上示出，圖4包括圖如到圖4d。 信號(hào)共享光學(xué)裝置這里包括多個(gè)波導(dǎo)。
如在圖如上所示，在光學(xué)裝置110'的端口 B上所接收的光信號(hào)被傳輸?shù)降谝还鈱W(xué)耦合器210-1，以與通過(guò)裝置110的其它端口所接收的其它信號(hào)進(jìn)行合并。沒(méi)有其它任何端口接收信號(hào)，僅僅該信號(hào)被傳輸?shù)降诙鈱W(xué)耦合器210-2，在第二光學(xué)耦合器該信號(hào)在第二光學(xué)耦合器的每個(gè)基礎(chǔ)端口上復(fù)制(圖4b)。
信號(hào)繼而被每個(gè)波導(dǎo)300'再引導(dǎo)，信號(hào)由第二光學(xué)耦合器的每個(gè)基礎(chǔ)端口接收，在第二光學(xué)耦合器中這些信號(hào)被合并以傳輸?shù)降谝还鈱W(xué)耦合器(圖4c)。這里可以觀察到， 由每個(gè)波導(dǎo)所傳輸?shù)男盘?hào)是相同的，來(lái)自信號(hào)合并的信號(hào)是相似的。
在第一光學(xué)耦合器的復(fù)合端口上所接收的信號(hào)繼而在每個(gè)它們的基礎(chǔ)端口上建立雙工通信，即在光學(xué)裝置Iio'的每個(gè)端口 A到H上建立雙工通信(圖4d)。
如前文所指出的，使用光學(xué)耦合器減小所傳輸?shù)男盘?hào)的功率。因此，由一用戶端在介質(zhì)上發(fā)送的光功率典型地被η劃分。作為說(shuō)明，最常見的從1到2的光學(xué)耦合器引起在復(fù)合端口的信號(hào)和在基礎(chǔ)端口上轉(zhuǎn)遞的信號(hào)之間的3dB的衰減。
此外，為了限制信號(hào)的損耗因素，需要控制一個(gè)或多個(gè)波導(dǎo)的曲度半徑。這里可以觀察到，由于波導(dǎo)的長(zhǎng)度較小，與波導(dǎo)的長(zhǎng)度相關(guān)的衰減是可以忽略的。
換句話說(shuō)，對(duì)于計(jì)算光信號(hào)的功率，在光學(xué)裝置110、110'和110"中的兩決定參數(shù)是用戶端的數(shù)目(如前文所指出的，每次信號(hào)在兩端口上等同地建立雙工通信，會(huì)損失 3dB)和曲度半徑(光纖沒(méi)有被設(shè)計(jì)以發(fā)生扭曲和形成相反方向的閉環(huán))。因此，根據(jù)所使用的光纖的屬性，需要使組件適于在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、用戶端數(shù)和組件的特征，特別是它們的尺寸之間找到折中。
根據(jù)一具體實(shí)施方式
，TDMA(時(shí)分多址)類型的接入信號(hào)的時(shí)分復(fù)用模式可被使用于通過(guò)使用唯一波長(zhǎng)λ，保證所有用戶端依次接入網(wǎng)絡(luò)。因此，對(duì)于所有用戶端可使用相同的數(shù)據(jù)源，允許進(jìn)行必然通信。有利地在每幀上附加一箋頭(en-tete),以允許用戶端的同步。
圖5，包括圖fe到圖5d，示出這類實(shí)施方式，這類實(shí)施方式用單λ (單一相干長(zhǎng)度)的唯一波導(dǎo)，實(shí)施一信號(hào)時(shí)分復(fù)用模式(TDM)。
如圖所示，光學(xué)裝置110，這里與在圖3a上所示出的裝置相似，在端口 A、B、D 和F分別在時(shí)刻t4、t3、t2和、接收分別用正方形、三角形、圓形和菱形表示的四個(gè)不同的信號(hào)。
這些信號(hào)在光學(xué)耦合器210中進(jìn)行合并，以形成用菱形、繼而圓形、三角形和正方形所表示的信號(hào)。該信號(hào)從而通過(guò)基礎(chǔ)光學(xué)耦合器200被傳輸?shù)讲▽?dǎo)300 (圖恥)。
在由波導(dǎo)300和基礎(chǔ)光學(xué)耦合器200轉(zhuǎn)遞后，信號(hào)被傳輸?shù)焦鈱W(xué)耦合器210(圖 5c)，在該光學(xué)耦合器信號(hào)在光學(xué)裝置110的每個(gè)端口上復(fù)制(圖5d)。
重新可以觀察到，這里由光學(xué)裝置110所處理的信號(hào)具有唯一的波長(zhǎng)。
有利地，根據(jù)該實(shí)施方式對(duì)光學(xué)裝置110的使用根據(jù)兩階段進(jìn)行，一初始化階段和一使用階段。
在初始化階段，沒(méi)有任何用戶端同步。在所交換數(shù)據(jù)之間的沖突是可能的。當(dāng)用戶端探測(cè)到?jīng)_突時(shí)，每個(gè)用戶端等待一不同的時(shí)間，和優(yōu)選地在再發(fā)送一數(shù)據(jù)前是隨機(jī)的。 在出現(xiàn)新的沖突的情況下該時(shí)間增加，直到至少一半用戶端成功進(jìn)行它們的發(fā)送。
在具有旨在決定每個(gè)用戶端可發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)隙的相同目標(biāo)下，初始化階段可以是不同的。特別地，初始化階段通過(guò)一中央系統(tǒng)進(jìn)行控制或根據(jù)預(yù)定的參數(shù)包括用戶端的參數(shù)選擇。
在使用階段，所有用戶端根據(jù)相同的、靜態(tài)的和預(yù)定的時(shí)隙依次進(jìn)行發(fā)送。每個(gè)消息優(yōu)選地包括一箋頭，以允許同步。用戶端提前知曉它們?cè)谝籘DMA序列(train)中的位置， TDMA序列也被稱為TDMA輪，和從而精確地知曉何時(shí)進(jìn)行發(fā)送。
如前文所指出的，這里所考慮的是，當(dāng)預(yù)定數(shù)目的用戶端，例如一半，正確地在它們的時(shí)隙中進(jìn)行發(fā)送并且沒(méi)有沖突時(shí)，使用階段開始。自此，依舊沒(méi)有同步的用戶端接收同步的用戶端的時(shí)間指示和可從此推斷對(duì)于發(fā)送數(shù)據(jù)而言可用的時(shí)隙。
圖6，包括圖6a和圖6b，示出，當(dāng)與包括四個(gè)端口(A、B、C和D)的根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)裝置相連接的用戶端沒(méi)有同步和分別地當(dāng)這些用戶端同步時(shí)，TDMA序列的一示例。
如圖6a所示，在時(shí)刻、在由與端口 B禾Π C連接的用戶端所發(fā)送的數(shù)據(jù)之間產(chǎn)生一沖突。在此情形下，根據(jù)前文給出的初始化示例，如果少于一半的用戶端正確地在它們的時(shí)隙中發(fā)送數(shù)據(jù)并且沒(méi)有沖突，初始化階段繼續(xù)進(jìn)行。在相反的情形中，實(shí)施使用階段和未同步的用戶端使用從其它用戶端所接收的信息來(lái)進(jìn)行同步。
圖6b示出，在使用階段中，當(dāng)所有用戶端同步時(shí)，通過(guò)與端口 A到D相連接的用戶端所發(fā)送的數(shù)據(jù)。如所示出的，每個(gè)用戶端可在每個(gè)TDMA序列中分配到的時(shí)隙中傳輸數(shù)據(jù)。作為說(shuō)明，與端口 B連接的用戶端可在TDMA序列L的時(shí)刻tk和tk+1之間發(fā)送數(shù)據(jù)。
根據(jù)另一具體實(shí)施方式
，WDMA(波多分址)類型的波分復(fù)用模式可使用于通過(guò)使用不同的波長(zhǎng)，允許所有用戶端同時(shí)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)用戶端這里包括一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)過(guò)濾器，以區(qū)別所接收的信號(hào)。
圖7，包括圖7a到圖7d，示出用多個(gè)波導(dǎo)(不同的相干長(zhǎng)度)實(shí)施信號(hào)波分復(fù)用模式(WDM)的這類實(shí)施方式。
如圖7a所示，光學(xué)裝置110'，這里與在圖北上示出的裝置相似，在端口 A、B、D 和F上接收具有不同波長(zhǎng)、分別標(biāo)記為λ” λ2、入3和λ 4的四個(gè)信號(hào)。
這些信號(hào)在光學(xué)耦合器210-1中進(jìn)行合并，以形成基于四個(gè)波長(zhǎng)的單一信號(hào)。該信號(hào)從而通過(guò)光學(xué)耦合器210-2傳輸?shù)矫總€(gè)波導(dǎo)300'(圖7b)。
在由波導(dǎo)300 ‘和光學(xué)耦合器210-2轉(zhuǎn)遞后，信號(hào)傳輸?shù)焦鈱W(xué)耦合器210_1 (圖 7c)，在該光學(xué)耦合器信號(hào)在光學(xué)裝置110'的每個(gè)端口上進(jìn)行復(fù)制(圖7d)。
在光學(xué)裝置110'的每個(gè)端口上在輸出端獲得的光信號(hào)因此基于波長(zhǎng)ApXyX3 禾口入4。
如前文所指出的，每個(gè)用戶端包括至少一波長(zhǎng)過(guò)濾器，以提取至少一信號(hào)其具有所接收信號(hào)的預(yù)定的波長(zhǎng)。
圖8示意性地示出用戶端的裝置800的結(jié)構(gòu)，用戶端例如為計(jì)算機(jī)，適于向和從根據(jù)所描述的第二實(shí)施方式的光學(xué)裝置發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
裝置800這里包括一處理單元805，該處理單元適于對(duì)光信號(hào)進(jìn)行處理。作為說(shuō)明，處理單元805包括一光/電信號(hào)轉(zhuǎn)換器；一計(jì)算單元(CPU)；可包括程序的一只讀存儲(chǔ)器(ROM)； —隨機(jī)存取存儲(chǔ)器或緩存(RAM)，其包括寄存器，寄存器適于記錄在前述的程序運(yùn)行過(guò)程中創(chuàng)建和修改的變量和參數(shù)；和一通信界面，其適于向和從一有線或無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸和接收數(shù)據(jù)。處理單元805還可設(shè)置有一硬盤，硬盤可以包括前述的程序和已處理的或待處理的數(shù)據(jù)，和一存儲(chǔ)卡讀取器或任何其它的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。裝置805的一部分因此對(duì)應(yīng)在光學(xué)裝置和計(jì)算機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)接口。
處理單元805允許產(chǎn)生這樣的光信號(hào)能夠通過(guò)光鏈路810傳輸?shù)礁鶕?jù)所描述的第二實(shí)施方式的光學(xué)裝置。
裝置800此外包括至少一信息分離器/過(guò)濾器815，該信息分離器/過(guò)濾器允許提9取一個(gè)或多個(gè)信號(hào)，所述信號(hào)具有由光鏈路810所接收的一信號(hào)的特定波長(zhǎng)。作為說(shuō)明，信息分離器/過(guò)濾器815可以從由在圖7d所示出的光學(xué)裝置110所傳輸?shù)慕邮盏男盘?hào)提取具有波長(zhǎng)λ ρ λ 2、λ 3或λ 4的信號(hào)之一。
自然地，為了滿足特定的需要，本發(fā)明領(lǐng)域的有能力的技術(shù)人員將可應(yīng)用在前述的描述中的修改。
權(quán)利要求
1.多端口無(wú)源光信號(hào)共享裝置(110，110'，110")，所述裝置允許將由所述裝置的第一組多個(gè)端口的每個(gè)所接收的信號(hào)傳輸?shù)剿鲅b置的第二組多個(gè)端口的所有端口上，該裝置的特征在于，該裝置包括如下的部件-第一耦合部件(210，210-1)，其適于將所述裝置的所述第一組多個(gè)端口的每個(gè)端口所接收的信號(hào)合并為第一光信號(hào)，所述第一光信號(hào)在一雙向光鏈路上進(jìn)行傳輸；-第二耦合部件和導(dǎo)向部件000，210-2，300，300')，其用于將所述第一光信號(hào)以第二光信號(hào)的形式在與所述第一光信號(hào)相反的方向上再導(dǎo)引到所述雙向光鏈路中，所述第一耦合部件適于將所述第二光信號(hào)在所述裝置的所述第二組多個(gè)端口的每個(gè)端口上建立雙工通^[曰ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置此外包括極性控制部件(305-1， 305-2)，以根據(jù)所述第一信號(hào)的極性控制再導(dǎo)引的所述第一信號(hào)的極性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述導(dǎo)向部件包括多個(gè)光鏈路，稱為第二光鏈路，所述雙向光鏈路被稱為第一光鏈路；并且，所述第二耦合部件此外包括這樣的部件O10-2)其用于將第一光信號(hào)在所述多個(gè)第二光鏈路上建立雙工通信，和用于將來(lái)自每個(gè)所述第二光鏈路的所述第一光信號(hào)進(jìn)行合并，以形成所述第二光信號(hào)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述導(dǎo)向部件的長(zhǎng)度根據(jù)由所述裝置所傳輸?shù)男盘?hào)的波長(zhǎng)確定。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述第一和第二耦合部件使用信號(hào)時(shí)分復(fù)用模式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述第一和第二耦合部件使用信號(hào)波分復(fù)用模式。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述第一和/或第二耦合部件包括至少一光學(xué)耦合器或串聯(lián)聯(lián)接的多個(gè)光學(xué)耦合器。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述第一和/或第二耦合部件包括至少一多路復(fù)用器。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述共享信號(hào)表示AFDX類型的數(shù)據(jù)幀。
10.航空器，所述航空器包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置。
全文摘要
本發(fā)明的目的特別在于一種多端口無(wú)源光信號(hào)共享裝置(110)，這種裝置允許將由裝置的第一組多個(gè)端口的每個(gè)所接收的信號(hào)傳輸?shù)窖b置的第二組多個(gè)端口的所有端口上。該裝置包括第一耦合部件(210)，其適于將所述裝置的所述第一組多個(gè)端口的每個(gè)端口所接收的信號(hào)合并為第一光信號(hào)，所述第一光信號(hào)在一雙向光鏈路上進(jìn)行傳輸。裝置此外包括第二耦合部件和導(dǎo)向部件(200，300)，用于將所述第一光信號(hào)以第二光信號(hào)的形式在與所述第一光信號(hào)相反的方向上再導(dǎo)引到所述雙向光鏈路中，所述第一耦合部件適于將所述第二光信號(hào)在所述裝置的所述第二組多個(gè)端口的每個(gè)端口上建立雙工通信。
文檔編號(hào)H04J14/06GK102511140SQ201080042411
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者A·圖亞, J·洛佩茲, S·德洛爾熱 申請(qǐng)人:空中客車運(yùn)營(yíng)簡(jiǎn)化股份公司