一種雙路自動全冗餘透明光傳輸系統的製作方法
2023-05-27 12:40:06 1
專利名稱：一種雙路自動全冗餘透明光傳輸系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種串行信號冗餘傳輸領域，特別是一種雙路自動全冗餘透明光傳輸系統。
背景技術：
關於串行信號的冗餘傳輸，目前實現雙路串行信號冗餘傳輸的技術主要有以下3 種，以RS422為例a)偽冗餘方式如圖1，兩路RS422信號分別通過光端機1 (光端機2)轉換為光信號，通過光纖傳輸到光端機3 (光端機4)，再轉換為RS422信號，連接到一個「2合1設備」。光端機是將光信號轉變為電氣信號的設備，對透明傳輸沒有影響。該方式有兩路RS422信號傳輸，光端機3 (光端機4)輸出的RS422信號均連接到 「2合1設備」，該設備將兩路信號合成一路信號；其中「2合1設備」仍然是RS422信號傳輸中的單點設備，整個鏈路沒有形成全部的雙冗餘，因此稱作偽冗餘方式。該冗餘方式線若「2 合1設備」出現故障則整個傳輸鏈路中斷。b)協議轉換的冗餘方式實現方式如圖2所示，與圖1不同在於，RS422信號與光端機之間設有協議轉換器。 該方式中將RS422信號進行協議轉換。例如轉換為乙太網的協議進行傳輸，通過乙太網的一些特性實現RS422信號的冗餘傳輸。此種實現方式雖然也比較好的實現了 RS422信號的冗餘傳輸，但是方案複雜，實現成本高。由於乙太網的非實時性傳輸可能造成對實時性要求較高的RS422信號傳輸延時增大且不可控。另外，實現協議轉換時需要對RS422的數據包進行處理，識別出數據淨荷，需要知道RS422的幀格式，因此無法對RS422信號進行完全透明傳輸。c)軟體或人工控制的冗餘方式實現方式如圖3所示，與圖1的區別在於，該方式用開關替代了圖1中的「2合1 設備」。該方式由兩套獨立的單路RS422光傳輸鏈路組成由軟體或操作人員判斷每條鏈路的狀態，並控制開關切換至其中一路。若由人工切換則並不能稱作自動冗餘，若用軟體控制則同樣增加了產品的複雜性，降低可靠性，且開關同樣是單點設備，不是完全冗餘。當前能夠實現的冗餘方式，如圖4所示，為兩路獨立的RS422通信方式。但在數據終端A、B與數據終端C、D之間沒有聯繫。如果某一數據終端是一個設備，即要合併雙路全冗餘串行信號，現有技術顯然是無能為力的。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種雙路自動全冗餘透明光傳輸系統，，用以解決現有技術不能合併雙路全冗餘串行信號的問題。[0014]為實現上述目的，本實用新型的方案是一種雙路自動全冗餘透明光傳輸系統， 包括兩臺雙路全冗餘光端機，每臺光端機均包括兩個光電轉換接口，每個光電轉換接口的電氣側均連接有串行接口，每路串行接口均包括接收驅動器與發送驅動器，每路串行接口均設有一個控制電路，每路的控制電路均包括第一輸入端、第二輸入端兩個輸入端與一個輸出端，所述輸出端連接本路的發送驅動器的一個使能端，第一輸入端連接本路的發送驅動器輸入端，第二輸入端通過光耦連接另一路的發送驅動器的輸入端；上述控制電路的輸出端信號、第一輸入端信號、第二輸入端信號分別記為z、X、Y，控制電路實現邏輯為
Z二X+.F ；其中一臺光端機的兩個光電轉換接口的光信號側通過光纜分別對應連接另一臺光端機兩個光電轉換接口的光信號側；其中一臺光端機的兩路串行接口的發送驅動器的輸出端對應短接，接收驅動器的輸入端也對應短接。本實用新型的方案的核心在於雙路全冗餘串行接口，通過將該接口串行總線對應短接，以及擴展，即可得到光端機與系統。通過所述的控制電路，為串行接口的發送驅動器增加一個控制使能信號，當兩路信號都有效時，對應的兩控制使能信號均有效；當兩路信號都故障或空閒時，兩控制使能信號也均有效；兩路信號中一路故障或空閒，另一路有效時， 故障或空閒路的控制使能信號無效，有效路的控制使能信號有效。而且，該系統是單邊合併通訊系統，兩臺光端機一臺的串行總線側短接，另一臺的不短接，分別接兩個數據終端。該系統不僅能夠自動屏蔽無效傳輸通道，不會導致傳輸誤碼，實現真正的全冗餘傳輸，傳輸實時性強，是完全的透明傳輸，實現方便，成本低，可靠性高；而且該方式下不短接的兩數據終端不能同時發送數據，但可以同時接收數據，適用於一些特殊應用場合；如航天領域，短接的數據終端放置在目標飛行器上，不短接的兩數據終端用於對飛行器的控制，兩數據終端互為備份，提高了系統的可靠性。進一步的，所述一臺光端機的兩路串行接口的發送驅動器的輸出端對應短接，接收驅動器的輸入端也對應短接後，連接到第三數據終端，另一臺光端機的兩路串行接口分別對應連接第一數據終端與第二數據終端。進一步的，所述控制電路包括一個或門與一個非門，或門輸出端連接所述控制電路的輸出端，或門的一個輸入端連接到非門的輸出端，非門的輸入端連接所述控制電路的第一輸入端，或門的另一個輸入端連接到所述控制電路的第二輸入端。進一步的，所述串行接口符合RS422、RS485或RS232標準。
圖1是偽冗餘方式示意圖；圖2是協議轉換冗餘方式示意圖； 圖3是控制冗餘方式示意圖；圖4是兩路獨立通信方式示意圖；圖5是直接短接RS422信號電路圖；圖6是產生使能信號的控制電路圖；圖7是雙邊合併方式的示意圖；圖8是單邊合併方式的示意圖；圖9是獨立傳輸方式的示意圖；[0028]圖10是RS422標準光端機；圖11是RS485標準光端機；圖12是RS232標準光端機；DA是電路板A的串行數據，DB是電路板B的串行數據，「G」表示發送驅動器，「R」 表示接收驅動器，ENA是電路板A的控制使能信號，ENB是電路板B的控制使能信號。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的方法做進一步詳細的說明。以下說明均以RS422標準為例，RS232、RS485與其區別見圖10-12，不再贅述。本專利中雙路RS422冗餘的關鍵技術是如何將兩路獨立的RS422信號直接用導線將相同信號短接而不影響性能指標。在不進行任何處理的情況下，如果直接短接RS422總線，如圖5所示，當電路板A傳輸有效的「0」電平而電路板傳B輸空閒的「1」電平且兩個電路板的RS422信號短接時，最終的RS422總線上將無法得到有效的「0」電平，導致傳輸誤碼。為了實現上述關鍵技術我們在電路中加入了如圖6的控制電路(圖6中為電路板A 的控制電路，整個光端機的結構如圖10所示)。ENA與ENB接到對應發送驅動器的使能端。 當ENA= 「 1，，時允許電路板A的RS422信號輸出，當ENA= 「0」時使電路板A的RS422信號輸出為高阻態；同理，當ENB= 「1」時允許電路板B的RS422信號輸出，當ENB= 「0」時使電路板B的RS422信號輸出為高阻態，通過控制電路可以使兩個電路板協調工作，能夠使兩個獨立的RS422接口直接短接。電路板A與電路板B之間的信號需要發送到對方，由於A板和B板間的參考地相互隔離，因此在兩塊板之間進行信號互聯時需要將信號本身的參考電平信號也進行傳輸， 並在另外一塊板上採取耦合措施，對信號進行參考電平轉換。如圖所示，每塊板上均設有用於隔離耦合信號的光耦器件。由圖6電路我們可以得到如下真值表(以A板為例)
權利要求1.一種雙路自動全冗餘透明光傳輸系統，其特徵在於，包括兩臺雙路全冗餘光端機，每臺光端機均包括兩個光電轉換接口，每個光電轉換接口的電氣側均連接有串行接口，每路串行接口均包括接收驅動器與發送驅動器，每路串行接口均設有一個控制電路，每路的控制電路均包括第一輸入端、第二輸入端兩個輸入端與一個輸出端，所述輸出端連接本路的發送驅動器的一個使能端，第一輸入端連接本路的發送驅動器輸入端，第二輸入端通過光耦連接另一路的發送驅動器的輸入端；上述控制電路的輸出端信號、第一輸入端信號、第二輸入端信號分別記為z、X、Y，控制電路實現邏輯為 Z = X+￥ ；其中一臺光端機的兩個光電轉換接口的光信號側通過光纜分別對應連接另一臺光端機兩個光電轉換接口的光信號側；其中一臺光端機的兩路串行接口的發送驅動器的輸出端對應短接，接收驅動器的輸入端也對應短接。
2.根據權利要求1所述的一種雙路自動全冗餘透明光傳輸系統，其特徵在於，所述一臺光端機的兩路串行接口的發送驅動器的輸出端對應短接，接收驅動器的輸入端也對應短接後，連接到第三數據終端，另一臺光端機的兩路串行接口分別對應連接第一數據終端與第二數據終端。
3.根據權利要求1所述的一種雙路自動全冗餘透明光傳輸系統，其特徵在於，所述控制電路包括一個或門與一個非門，或門輸出端連接所述控制電路的輸出端，或門的一個輸入端連接到非門的輸出端，非門的輸入端連接所述控制電路的第一輸入端，或門的另一個輸入端連接到所述控制電路的第二輸入端。
4.根據權利要求1所述的一種雙路自動全冗餘透明光傳輸系統，其特徵在於，所述串行接口符合RS422、RS485或RS232標準。
專利摘要本實用新型涉及一種雙路自動全冗餘透明光傳輸系統，包括兩臺雙路全冗餘光端機，每臺光端機均包括兩個光電轉換接口，每個光電轉換接口的電氣側均連接有串行接口，每路串行接口均設有一個控制電路；其中一臺光端機的兩個光電轉換接口的光信號側通過光纜分別對應連接另一臺光端機兩個光電轉換接口的光信號側；其中一臺光端機的兩路串行接口的發送驅動器的輸出端、接收驅動器的輸入端對應短接。該單邊合併系統不僅是全冗餘、透明傳輸，而且該方式下不短接的兩數據終端不能同時發送數據，但可以同時接收數據，適用於一些特殊應用場合。
文檔編號H04L12/56GK202094921SQ201120087369
公開日2011年12月28日 申請日期2011年3月29日 優先權日2011年3月29日
發明者喬東旭, 李森, 陳志俊, 陳旭輝, 魏利民 申請人:中航光電科技股份有限公司