專利名稱：基于光纖介質(zhì)的互聯(lián)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種互聯(lián)系統(tǒng)，特別是涉及一種基于光纖介質(zhì)的互聯(lián)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
PCI Express總線是一種計(jì)算機(jī)領(lǐng)域廣泛使用的高速串行總線技術(shù)，其主要技術(shù)特點(diǎn)如下(1)2. 5Gbps (1. 0規(guī)范)全雙工串行差分物理鏈路，可擴(kuò)展f 16對鏈路；(2)點(diǎn)對點(diǎn)互聯(lián)，采用交換器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保證設(shè)備間數(shù)據(jù)通道獨(dú)立；(3)基于數(shù)據(jù)包的傳輸協(xié)議，具有先進(jìn)的錯(cuò)誤報(bào)告處理能力；(4)軟件層與PCI保持兼容，包括總線設(shè)備配置、尋址和數(shù)據(jù)傳輸；(5)規(guī)范中允許采用專用線纜或非電氣介質(zhì)長距離傳輸。由于計(jì)算機(jī)、通訊領(lǐng)域的CPU、FPGA, ASIC等芯片已大量的集成了接口，因此PCIExpress總線在機(jī)載設(shè)備中作為內(nèi)總線得到了廣泛應(yīng)用。光纖介質(zhì)傳輸技術(shù)在機(jī)載設(shè)備中的應(yīng)用已經(jīng)走向成熟。基于光纖傳輸?shù)腇C總線、DVI視頻數(shù)據(jù)線已經(jīng)在軍用、民用飛機(jī)中得到應(yīng)用。適應(yīng)機(jī)載環(huán)境的高速光電收發(fā)芯片，光纖連接器和光纜已有諸多成熟的商業(yè)貨架產(chǎn)品，并實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化替代。數(shù)據(jù)存儲設(shè)備與數(shù)據(jù)管理計(jì)算機(jī)同屬于機(jī)載數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)，兩者是緊耦合設(shè)備。但由于在飛機(jī)上的安裝位置不同，之間的互聯(lián)距離最長可達(dá)10米左右。隨著航空電子技術(shù)的發(fā)展，對機(jī)載數(shù)據(jù)存儲的峰值帶寬要求已達(dá)到IGbps級別，傳統(tǒng)的長距離傳輸總線技術(shù)如422、485、HDLC等技術(shù)，以及新一代的IEEE1394B、AFDX技術(shù)都不能滿足如此高帶寬的數(shù)據(jù)傳輸。FC總線能夠滿足IGbps級別的數(shù)據(jù)傳輸帶寬，但是需要專用的接口卡以及復(fù)雜的軟件協(xié)議，給系統(tǒng)的硬件軟件設(shè)計(jì)都帶來很大的挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于光纖介質(zhì)的互聯(lián)系統(tǒng)，其采用光纖介質(zhì)傳輸PCI Express總線(一種第三代I/O總線)技術(shù)，既可保證長距離高帶寬數(shù)據(jù)的可靠傳輸，又可充分利用設(shè)備中已有的PCI Express接口，降低系統(tǒng)的軟件硬件復(fù)雜度，減小體積、功耗、成本。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的一種基于光纖介質(zhì)的互聯(lián)系統(tǒng)，其特征在于，其包括數(shù)據(jù)存儲設(shè)備、數(shù)據(jù)管理計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)管理計(jì)算機(jī)包括PCI Express背板、第一光電收發(fā)器、第一光纖連接器、第一中央處理器，第一光電收發(fā)器位于PCIExpress背板內(nèi)，第一中央處理器與第一光電收發(fā)器之間通過PCI Express總線連接,第一光電收發(fā)器與第一光纖連接器之間通過光纖連接；數(shù)據(jù)存儲設(shè)備包括第二中央處理器、固態(tài)存儲盤、第二光電收發(fā)器、第二光纖連接器，第二中央處理器與第二光電收發(fā)器之間通過PCI Express總線連接，第二光電收發(fā)器與第二光纖連接器之間通過光纖連接，第二中央處理器與固態(tài)存儲盤之間直接通過SATA接口連接，第二光纖連接器與第一光纖連接器之間通過光纖連接。優(yōu)選地，所述第一光電收發(fā)器和第二光電收發(fā)器都采用D-Lightsys公司的SLM-251型光電收發(fā)器。優(yōu)選地，所述第一光纖連接器和第二光纖連接器都采用RADIALL公司的MIL-DTL-38999型圓形光纖連接器。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于本發(fā)明通過采用光電收發(fā)器，實(shí)現(xiàn)了 PCIExpress總線信號到光纖信號的收發(fā)轉(zhuǎn)換。本發(fā)明通過光纖連接器和光纖實(shí)現(xiàn)光信號的穩(wěn)定可靠傳輸。本發(fā)明米用光纖介質(zhì)傳輸PCI Express總線(一種第三代I/O總線)技術(shù),既可保證長距離高帶寬數(shù)據(jù)的可靠傳輸，又可充分利用設(shè)備中已有的PCI Express接口，降低系統(tǒng)的軟件硬件復(fù)雜度，減小體積、功耗、成本。


圖1為本發(fā)明基于光纖介質(zhì)的互聯(lián)系統(tǒng)的原理框圖。圖2為光電收發(fā)器與中央處理器連接的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。如圖1所示，本發(fā)明基于光纖介質(zhì)的互聯(lián)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)存儲設(shè)備、數(shù)據(jù)管理計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)管理計(jì)算機(jī)包括PCI Express背板、第一光電收發(fā)器、第一光纖連接器、第一中央處理器(CPU)等,第一光電收發(fā)器位于PCI Express背板內(nèi)，第一中央處理器與第一光電收發(fā)器之間通過PCI Express總線(PCI Express總線是一種第三代I/O總線技術(shù))連接,第一光電收發(fā)器與第一光纖連接器之間通過光纖連接，數(shù)據(jù)管理計(jì)算機(jī)內(nèi)還包括用于各類數(shù)據(jù)采集和通訊的其他模塊(如離散信號采集模塊，總線數(shù)據(jù)采集模塊，視頻壓縮模塊等)。數(shù)據(jù)管理計(jì)算機(jī)內(nèi)各類數(shù)據(jù)匯總到第一中央處理器后，通過第一光電收發(fā)器轉(zhuǎn)換為光信號，發(fā)送給遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備。數(shù)據(jù)存儲設(shè)備包括第二中央處理器、固態(tài)存儲盤(SSD)、第二光電收發(fā)器、第二光纖連接器，第二中央處理器與第二光電收發(fā)器之間通過PCIExpress總線連接，第二光電收發(fā)器與第二光纖連接器之間通過光纖連接，第二中央處理器與固態(tài)存儲盤之間直接通過SATA接口連接，第二光纖連接器與第一光纖連接器之間通過光纖連接。數(shù)據(jù)存儲設(shè)備接收數(shù)據(jù)管理計(jì)算機(jī)傳來的光信號后，通過第二光電收發(fā)器轉(zhuǎn)換為電信號，發(fā)送給第二中央處理器，經(jīng)第二中央處理器處理后存儲到固態(tài)存儲盤。如圖2所示，第一光電收發(fā)器或第二光電收發(fā)器采用D-Lightsys公司的SLM-251型光電收發(fā)器，支持CML電平標(biāo)準(zhǔn)；第一中央處理器或第二中央處理器米用FreeScale公司的MPC8377或MPC8548或同系列的其他集成PCIExpress接口的CPU，支持CML以及LVDS電平標(biāo)準(zhǔn)。CPU與光電收發(fā)器內(nèi)部均含有一對高速差分收發(fā)電路(發(fā)送端TX+，TX-以及接收端RX+，RX-),采用交流耦合的方式連接。注意CPU的發(fā)送端除交流耦合之外，按照PCIExpress的信號規(guī)范，還需要在光電收發(fā)器的接收端用兩個(gè)50歐姆電阻R下拉接地。整個(gè)數(shù)據(jù)過程亦可反向進(jìn)行。即數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中，第二中央處理器讀取固態(tài)存儲盤中的數(shù)據(jù)，由第二光電收發(fā)器轉(zhuǎn)換為光信號并發(fā)送給數(shù)據(jù)管理計(jì)算機(jī)；數(shù)據(jù)管理計(jì)算機(jī)接收到數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的光信號后，通過第一光電收發(fā)器轉(zhuǎn)換為電信號并送給第一中央處理器進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)存儲設(shè)備主要用于大容量的數(shù)據(jù)存儲和管理。數(shù)據(jù)管理計(jì)算機(jī)主要用于提供機(jī)載總線和其他數(shù)據(jù)的采集、通訊管理。PCI Express背板是數(shù)據(jù)管理計(jì)算器內(nèi)的背板，上有多個(gè)支持PCI Express總線接口的插槽，用來插放第一中央處理器以及其他模塊，交聯(lián)第一中央處理器以及其他模塊的信號，同時(shí)背板上載有第一光電收發(fā)器。第一光電收發(fā)器和第二光電收發(fā)器負(fù)責(zé)PCI Express電信號與光信號之間的全雙工信號轉(zhuǎn)換。第一光纖連接器和第二光纖連接器是數(shù)據(jù)存儲設(shè)備或數(shù)據(jù)管理計(jì)算機(jī)機(jī)箱上的圓形連接器，用于內(nèi)部、外部光纖電纜的連接。第一中央處理器是數(shù)據(jù)管理計(jì)算機(jī)內(nèi)的核心中央處理器，負(fù)責(zé)管理整個(gè)數(shù)據(jù)管理計(jì)算機(jī)；第一中央處理器是數(shù)據(jù)存儲設(shè)備內(nèi)的核心中央處理器，負(fù)責(zé)接收發(fā)送數(shù)據(jù)，管理固態(tài)存儲盤；固態(tài)存儲盤是數(shù)據(jù)存儲設(shè)備內(nèi)的大容量固態(tài)硬盤，可拆卸。數(shù)據(jù)管理計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的機(jī)箱之間的長距離傳輸采用了光纖介質(zhì)。利用光纖傳輸高帶寬數(shù)據(jù)，具有極小的信號衰減和畸變，同時(shí)不受外界電磁干擾。所以保證了長距離高帶寬數(shù)據(jù)的可靠傳輸。數(shù)據(jù)管理計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)存儲設(shè)備內(nèi)選用的CPU都集成了PCI Express接口，采用PCI Express總線作為通信協(xié)議，與現(xiàn)有常用的遠(yuǎn)距離通訊的FC、1394B、以太網(wǎng)等協(xié)議相比，硬件上不需要額外的總線接口芯片或接口模塊，因此減小了系統(tǒng)體積、功耗、成本。軟件上不需要額外的總線通訊、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等開銷，因此降低了軟件復(fù)雜度。數(shù)據(jù)管理計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的通訊完全可等同為數(shù)據(jù)管理計(jì)算機(jī)內(nèi)，通過PCI Express總線互聯(lián)的不同模塊間的通訊。采用常用的PCI設(shè)備配置，共享內(nèi)存機(jī)制訪問，DMA數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。通過兩者之間的離散電氣信號，可實(shí)現(xiàn)一些異常的通訊故障的處理，如熱插拔、掉電通知等。第一光電收發(fā)器和第二光電收發(fā)器都米用D-Lightsys公司的SLM-251型光電收發(fā)器，集成850nm的多模VCSEL激光器和光電探測器。光纖采用RADIALL公司的LuxCis多模光纖。第一光纖連接器和第二光纖連接器都采用RADIALL公司的MIL-DTL-38999型圓形光纖連接器。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改型和改變。因此，本發(fā)明覆蓋了落入所附的權(quán)利要求書及其等同物的范圍內(nèi)的各種改型和改變。
權(quán)利要求
1.一種基于光纖介質(zhì)的互聯(lián)系統(tǒng)，其包括數(shù)據(jù)存儲設(shè)備、數(shù)據(jù)管理計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)管理計(jì)算機(jī)包括PCI Express背板、第一光電收發(fā)器、第一光纖連接器、第一中央處理器,其特征在于，第一光電收發(fā)器位于PCI Express背板內(nèi)，第一中央處理器與第一光電收發(fā)器之間通過PCI Express總線連接，第一光電收發(fā)器與第一光纖連接器之間通過光纖連接；數(shù)據(jù)存儲設(shè)備包括第二中央處理器、固態(tài)存儲盤、第二光電收發(fā)器、第二光纖連接器，第二中央處理器與第二光電收發(fā)器之間通過PCI Express總線連接，第二光電收發(fā)器與第二光纖連接器之間通過光纖連接，第二中央處理器與固態(tài)存儲盤之間直接通過SATA接口連接，第二光纖連接器與第一光纖連接器之間通過光纖連接。
2.如權(quán)利要求1所述的基于光纖介質(zhì)的互聯(lián)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一光電收發(fā)器和第二光電收發(fā)器都采用D-Lightsys公司的SLM-251型光電收發(fā)器。
3.如權(quán)利要求1所述的基于光纖介質(zhì)的互聯(lián)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一光纖連接器和第二光纖連接器都采用RADIALL公司的MIL-DTL-38999型圓形光纖連接器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于光纖介質(zhì)的互聯(lián)系統(tǒng)，其包括數(shù)據(jù)存儲設(shè)備、數(shù)據(jù)管理計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)管理計(jì)算機(jī)包括PCI Express背板等，第一光電收發(fā)器位于PCI Express背板內(nèi)，第一中央處理器與第一光電收發(fā)器之間通過PCIExpress總線連接，第一光電收發(fā)器與第一光纖連接器之間通過光纖連接；數(shù)據(jù)存儲設(shè)備包括第二中央處理器等，第二中央處理器與第二光電收發(fā)器之間通過PCI Express總線連接，第二光電收發(fā)器與第二光纖連接器之間通過光纖連接，第二中央處理器與固態(tài)存儲盤之間直接通過SATA接口連接。本發(fā)明可保證長距離高帶寬數(shù)據(jù)的可靠傳輸，減小體積、功耗、成本。
文檔編號H04B10/40GK103019993SQ20121054145
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者于樂, 吳林峰 申請人:中國航空無線電電子研究所