一种总线型网络中双向光纤通信的方法技术

本发明专利技术公开了一种总线型网络中双向光纤通信的方法，在无源光纤数据总线线缆上增加一组基于电的仲裁总线，同时将光纤数据总线的传输时间划分成持续时间相同的短的时间片,将基于电的仲裁总线的传输时间划分成持续时间相同的短的仲裁时隙，上述仲裁时隙的时间长度不大于时间片的时间长度；在仲裁时隙的开始仲裁控制模块将多进制符号串逐位和基于电的仲裁总线上的电压进行比较从而控制多进制符号的输出；发送完整仲裁帧的节点设备在下一个时间片依次将缓存及控制模块中待发数据通过数据传输模块转化为光信号在光纤数据总线上进行数据传输。通过基于电的仲裁方法的协助，解决了光纤数据总线中的多点通信共享介质冲突问题，提高了数据传输效率。

【技术实现步骤摘要】
一种总线型网络中双向光纤通信的方法
本专利技术涉及光纤网络通信领域，具体地说，一种总线型网络中双向光纤通信的方法。
技术介绍
光纤通信是现代通信网的主要传输手段，在现代通信中起到非常重要的作用。目前光纤通信网络中最常见的通信方式是点对点通信。该组网方式比较简单并且通信端点之间不存在访问介质共享和冲突的问题。众所周知，网络通信的基本拓扑结构，除了最基本的点对点直接连接外，包括了：星形、环形和总线型三种，它们的进一步组合后还可以构成树形、双环形和网格形等复合拓扑结构。在不同的应用场合下，需要选择不同的组网拓扑结构。目前在光纤组网拓扑结构中，可以采用耦合器件将多条光纤传输介质连接在一起，并使这些光纤传输介质中的光信号可以互通形成总线结构，光分路器可以将多条光纤传输介质中光信号汇集在一个光口进行数据通信形成星形结构。由耦合器件形成的总线包含U型总线、S型总线，但上述两种结构的总线均需要在总线两端进行额外处理，或者将光路环回或者将光功率完全吸收，如果总线较长，就很难进行故障检测，总线拓展也很困难。而由双向T型光耦合器解决了光功率可以在光缆媒介中进行传输的问题，因此可用多个双向T型光耦合器串接构成的光纤总线结构，由于挂接在无源光纤传输总线上的每个节点都可以随时发送光信号，因此存在多个通信节点共享介质冲突的问题。目前主流的避免冲突的方法有：以太网的载波监听多路复用/冲突检测协议、TCP/IP协议以及类似TCP/IP的自定义通信协议等。但是上述方法均存在一个问题，即当总线长度很长，且需要发送的数据较短时，由于时延原因导致总线的利用率非常低，大部分时间都是在进行冲突检测或者等待应答。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种解决光纤传输中多点通信的光漏斗效应和共享介质访问冲突问题，用简单低成本的方法、实现光纤数据总线的高可靠性光无源直连传输。本专利技术公开的一种总线型网络中双向光纤通信的方法所采用的技术方案是:将共享光传输介质的冲突问题剥离光纤数据传输本身，利用基于电的仲裁总线及仲裁控制模块定义好节点设备在下一个时间片的数据发送顺序，来解决光纤传输中多点通信的共享介质冲突问题。一种总线型网络中双向光纤通信的方法包括以下步骤：步骤一、在无源光纤数据总线线缆上增加一组基于电的仲裁总线，所述基于电的仲裁总线是用来传输仲裁控制信号的铜质电缆线，同时将光纤数据总线的传输时间划分成持续时间相同的短的时间片,将基于电的仲裁总线的传输时间划分成持续时间相同的短的仲裁时隙，上述仲裁时隙的时间长度不大于时间片的时间长度；其中，时间片是一个传输数据帧的持续时间，仲裁时隙是传输一个仲裁帧的持续时间；步骤二、在仲裁时隙的开始仲裁控制模块将多进制符号串逐位和基于电的仲裁总线上的电压进行比较从而控制多进制符号的输出；步骤三、发送完整仲裁帧的节点设备在下一个时间片依次将缓存及控制模块中待发数据通过数据传输模块转化为光信号在光纤数据总线上进行数据传输，若没有空闲光纤则节点设备待下一个时间片的开始重复步骤二，对于没有输出完整多进制符号串的节点设备视为竞争失败重复步骤二。上述一种总线型网络中双向光纤通信的方法主要应用于光纤总线型网络系统，该网络系统包括：基于电的仲裁总线、光纤数据总线、多个节点设备、主干接口、T型光耦合器，所述节点设备包含仲裁控制模块、数据传输模块、缓存及控制模块，所述仲裁控制模块通过主干接口连接至基于电的仲裁总线，所述数据传输模块通过T型光耦合器耦合至数据总线，所述缓存及控制模块分别连接仲裁控制模块及数据传输模块。对光纤数据总线的传输时间划分成持续时间相同的短的时间片,将基于电的仲裁总线的传输时间划分成持续时间相同的短的仲裁时隙，上述仲裁时隙的时间长度不大于时间片的时间长度。其中，时间片是一个数据帧传输需要的时间，仲裁时隙是一个仲裁帧传输所需时间。在仲裁时隙内，所述仲裁控制模块将多进制符号串逐位与基于电的仲裁总线上的电压进行比较，若所述多进制符号的优先级高于基于电的仲裁总线上的电压优先级则发送成功，所述多进制符号被输出至仲裁总线，若所述多进制符号的优先级低于所述仲裁总线上的电压的优先级则发送失败，所述仲裁控制模块在本时间片内停止剩余多进制符号的竞争，待下一个时间片进行总线竞争；在仲裁时隙内发送完整仲裁帧的节点设备将在下一个时间片内依次将待发数据通过数据传输模块发送至光纤数据总线，直至所有光纤数据总线被分配完，若没有空闲光纤则节点设备则进入下一个时间片的总线竞争。请参考图3，节点设备的仲裁控制模块包括仲裁电路，仲裁电路包括逻辑线或电路，逻辑线或电路包括场效应管和第一比较器，场效应管漏极作为逻辑线或电路输入端，场效应管栅极与第一比较器输出端连接，场效应管源极作为逻辑线或电路输出端，第一比较器的反相输入端与场效应管源极连接，所述第一比较器同相输入端与场效应管漏极连接。若逻辑线或电路的输入端电压高于其输出端电压，即第一比较器同相输入端电压高于其反相输入端电压，第一比较器输出高电平驱动场效应管导通，由于场效应管作为开关使用，其导通压降低，其输出端电压被钳制在略小于其输入端电压，相当于场效应管则将输入的多进制符号进行输出，反之第一比较器输出低电平，场效应管截止。逻辑线或电路还包括输入缓冲器，输入缓冲器输出端与场效应管输入端连接。逻辑线或电路还包括清除电路，所述清除电路包括下拉电阻和开关管，所述下拉电阻一端与逻辑线或输出端连接，所述下拉电阻另一端与开关管输入端连接，所述开关管输出端接地，所述开关管的控制端与逻辑线或电路输入端的设备连接，所述设备在时隙结束时控制开关管导通。导线在高频状态下存在寄生电容，会影响到逻辑线或电路后续输出的多进制符号，而在时隙结束时到导通开关管，将寄生电容引入接地消除，这样在下一个时隙开始，也就是下一个多进制符号输出，就不会受到寄生电容的影响。通常情况下选择场效应管作为开关管。进一步的，仲裁电路还包括误差消除电路，误差消除电路输入端与逻辑线或电路输出端连接，误差消除电路输出端与逻辑线或电路输入端的设备连接，误差消除电路包括：门限电路，用于提供与多进制符号对应的若干门限电压，所述门限电压用于区分所述不同电压幅值的状态；再生电路，所述再生电路包括与门限电压对应的若干第二比较器和若干分压电阻，每一个第二比较器的同相输入端与仲裁总线连接，每一个第二比较器的反相输入端用于不同门限电压输入，每一个第二比较器输出端串联一个分压电阻，分压电阻之间并联连接，第二比较器将多进制符号与门限电压比较后，生成逻辑电平，全部的逻辑电平经过分压电阻分压后生成多进制符号对应的标准电压，逻辑线或电路输入端的设备将误差消除电路输出的标准电压与其输出多进制符号进行比较，若两者一致，则所述设备成功发送多进制符号；以及，零增益运算放大器，标准电压经过零增益运算放大器缓冲后输出。仲裁控制模块将多进制符号与仲裁总线上的电压进行比较，如果多进制符号的电压值高于仲裁总线上的电压，则具有优先级，并将多进制符号输出至仲裁总线。这个特性称为“线或”功能，即本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种总线型网络中双向光纤通信的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一、在无源光纤数据总线线缆上增加一组基于电的仲裁总线，所述基于电的仲裁总线是用来传输仲裁控制信号的铜质电缆线，同时将光纤数据总线的传输时间划分成持续时间相同的短的时间片,将基于电的仲裁总线的传输时间划分成持续时间相同的短的仲裁时隙，上述仲裁时隙的时间长度不大于时间片的时间长度；其中，时间片是一个传输数据帧的持续时间，仲裁时隙是传输一个仲裁帧的持续时间；/n步骤二、在仲裁时隙的开始仲裁控制模块将多进制符号串逐位和基于电的仲裁总线上的电压进行比较从而控制多进制符号的输出；/n步骤三、发送完整仲裁帧的节点设备在下一个时间片依次将缓存及控制模块中待发数据通过数据传输模块转化为光信号在光纤数据总线上进行数据传输，若没有空闲光纤则节点设备待下一个时间片的开始重复步骤二，对于没有输出完整多进制符号串的节点设备视为竞争失败重复步骤二。/n

【技术特征摘要】
1.一种总线型网络中双向光纤通信的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、在无源光纤数据总线线缆上增加一组基于电的仲裁总线，所述基于电的仲裁总线是用来传输仲裁控制信号的铜质电缆线，同时将光纤数据总线的传输时间划分成持续时间相同的短的时间片,将基于电的仲裁总线的传输时间划分成持续时间相同的短的仲裁时隙，上述仲裁时隙的时间长度不大于时间片的时间长度；其中，时间片是一个传输数据帧的持续时间，仲裁时隙是传输一个仲裁帧的持续时间；
步骤二、在仲裁时隙的开始仲裁控制模块将多进制符号串逐位和基于电的仲裁总线上的电压进行比较从而控制多进制符号的输出；
步骤三、发送完整仲裁帧的节点设备在下一个时间片依次将缓存及控制模块中待发数据通过数据传输模块转化为光信号在光纤数据总线上进行数据传输，若没有空闲光纤则节点设备待下一个时间片的开始重复步骤二，对于没有输出完整多进制符号串的节点设备视为竞争失败重复步骤二。


2.如权利要求1所述的一种总线型网络中双向光纤通信的方法，其特征在于，所述光纤数据总线包含至少两对光纤，在仲裁时隙内发送完整多进制符号串的节点设备，在下一个时间片内根据仲裁顺序依次选择一对光纤进行数据传输，仲裁总线在一个时间片内仲裁时隙数量不少于光纤数量。


3.如权利要求2所述的一种总线型网络中双向光纤通信的方法，其特征在于，所述仲裁帧的多进制符号串包括数据量标识符，所述数据量标识符用于表示待发数据的数据量，所述待发数据较多的多进制符号电压幅值高于待发数据较少的多进制符号电压幅值，当所述节点设备没有成功发送多进制符号串，则将所述待发数据进行缓存；
所述仲裁帧结构包括：优先级码，即所述多进制符号串，用于表示待发数据的节点设备的优先级；源设备标识符，用于标识待发送数据的节点设备；
所述数据帧结构包括：目标设备标识符，用于标识待接收数据节点设备；源设备标识符，用于标识待发送数据的节点设备；数据长度，用于说明有效数据的长度；数据，用于表示有效数据要发送的内容；根据数据帧中的目标设备标识符判断从所述光纤数据总线接收的数据是进行存储还是丢弃。


4.如权利要求3所述的一种总线型网络中双向光纤通信的方法，其特征在于，所述基于电的仲裁总线和光纤数据总线上的时间片长度一致，将所述仲裁总线的一个时间片划分为至少三个仲裁时隙，所述数据总线的一个时间片可以划分为至少两个数据时隙，所述仲裁时隙的数量不低于一根光纤数据总线的数据时隙个数和剩余光纤数据总线的数量；
在第一个仲裁时隙成为优胜者的节点设备，若其待发数据只需要在一个数据时隙内传输，那么在下一个时间片的第一个数据时隙开始将待发数据通过数据传输模块发送至其中一对上下行光纤，并停止发送后续的...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：联合华芯电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44