專(zhuān)利名稱(chēng)：經(jīng)由單光纖提供全航空電子數(shù)據(jù)服務(wù)的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域通常涉及光纖網(wǎng)絡(luò)，具體地說(shuō)，涉及使用兩種波長(zhǎng)經(jīng)由單光纖提供 全航空電子數(shù)據(jù)服務(wù)的方法和系統(tǒng)。全數(shù)據(jù)服務(wù)(至少其涉及航空電子計(jì)算機(jī))通常意味 著任務(wù)數(shù)據(jù)(控制和/或感測(cè))、健康維護(hù)狀態(tài)和配置數(shù)據(jù)加載的發(fā)送和/或接收。
背景技術(shù)：
在大多數(shù)飛行器中使用的電氣數(shù)據(jù)鏈路包括發(fā)送信號(hào)的第一對(duì)雙絞線導(dǎo)體以及 接收感測(cè)和/或控制數(shù)據(jù)的第二對(duì)雙絞線導(dǎo)體。此外，也需要并使用用于文件傳輸功能(例 如配置數(shù)據(jù)加載和健康維護(hù)數(shù)據(jù))的接口。盡管大約10%的飛行器數(shù)據(jù)鏈路是經(jīng)常需要全 雙工操作的高速干線(例如交換網(wǎng)絡(luò))，但其他90%是在多播或總線網(wǎng)絡(luò)上通常使用半雙 工操作的較低速訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)。通常，周期性發(fā)送(或接收)飛行器感測(cè)和/或控制數(shù)據(jù)，并且 這些消息通常為固定大小。文件傳輸數(shù)據(jù)消息不是周期性的。相反，文件傳輸數(shù)據(jù)消息是 根據(jù)需要發(fā)送的，并且通常具有不規(guī)則的文件大小。數(shù)據(jù)加載消息對(duì)改變空中計(jì)算設(shè)備的 配置從而適應(yīng)不同計(jì)算應(yīng)用和飛行任務(wù)是必需的。健康維護(hù)消息是文件傳輸數(shù)據(jù)消息的一種類(lèi)型，其被包括并且用來(lái)報(bào)告飛行器設(shè) 備健康狀態(tài)，以便快速維護(hù)行動(dòng)和避免在機(jī)場(chǎng)長(zhǎng)的周轉(zhuǎn)時(shí)間。由于航空電子設(shè)備的功能性 和能力增加，對(duì)于每個(gè)新飛行器配置，健康維護(hù)數(shù)據(jù)和配置數(shù)據(jù)呈指數(shù)增加。導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(kù)和 智能發(fā)動(dòng)機(jī)的消息傳送是具有大量配置數(shù)據(jù)和健康維護(hù)數(shù)據(jù)的應(yīng)用的相關(guān)例子。這類(lèi)數(shù)據(jù)可以花費(fèi)若干小時(shí)傳輸，然而在機(jī)場(chǎng)終端的周轉(zhuǎn)時(shí)間通常限于大約十五 分鐘。相對(duì)容易想到，使飛行器降落以便維護(hù)的代價(jià)很高。通常，健康維護(hù)數(shù)據(jù)與在相同數(shù) 據(jù)鏈路上的控制數(shù)據(jù)時(shí)間共享。因此，減小帶寬并且增加關(guān)鍵控制數(shù)據(jù)的延遲和抖動(dòng)，從而 容納額外的健康維護(hù)數(shù)據(jù)流量。理想地，多對(duì)銅線用來(lái)發(fā)送和接收感測(cè)數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)、配置數(shù)據(jù)和健康維護(hù)數(shù) 據(jù)。在通常的情況下，要傳輸?shù)奈募?例如健康維護(hù)數(shù)據(jù)文件)被分解為幾打或幾百個(gè)較 小片，因此該數(shù)據(jù)的傳輸可以與同一流中的控制數(shù)據(jù)一起時(shí)間復(fù)用。這些片必須在接收端 重裝配為健康維護(hù)數(shù)據(jù)文件。當(dāng)時(shí)間復(fù)用時(shí)，配置數(shù)據(jù)和健康維護(hù)數(shù)據(jù)與在同一數(shù)據(jù)鏈路 上的控制數(shù)據(jù)時(shí)間共享。例如，健康維護(hù)數(shù)據(jù)的傳輸減小了控制數(shù)據(jù)的可用帶寬，以便容納 額外的健康維護(hù)數(shù)據(jù)流量。一個(gè)可能的結(jié)果是由于計(jì)算機(jī)必須執(zhí)行將不同數(shù)據(jù)類(lèi)型分離并 分解(或重裝配)數(shù)據(jù)文件的任務(wù)，因此引起關(guān)鍵控制數(shù)據(jù)的額外延遲和抖動(dòng)。文件傳輸數(shù)據(jù)消息(例如健康維持消息)必須在單個(gè)數(shù)據(jù)鏈路上與控制數(shù)據(jù)時(shí)間 共享，或使得能夠使用單獨(dú)的數(shù)據(jù)鏈路。盡管為飛行器設(shè)備的物件加載新配置數(shù)據(jù)可以被 推遲并且在方便時(shí)間執(zhí)行，例如當(dāng)主體計(jì)算機(jī)不處于任務(wù)操作模式時(shí)，但是健康維護(hù)數(shù)據(jù) 需要并行傳輸，以提供快速維護(hù)行動(dòng)的期望目標(biāo)。例如，期望實(shí)時(shí)執(zhí)行配置數(shù)據(jù)加載處理， 從而“在飛行中”重配置一個(gè)或多個(gè)航空電子計(jì)算機(jī)，以適應(yīng)單個(gè)飛行的不同階段。涉及健康維護(hù)數(shù)據(jù)的實(shí)體已經(jīng)請(qǐng)求使用單獨(dú)配線的專(zhuān)用健康維護(hù)數(shù)據(jù)鏈路一段 時(shí)間，以便幫助降低航線運(yùn)營(yíng)成本。出于該期望的同時(shí)并且非干涉的操作，必須將額外的電氣電纜和連接器添加到每個(gè)飛行器計(jì)算機(jī)(有時(shí)稱(chēng)為線路可更換單元(LRU))。不幸地是， 這種解決方案增加了 LRU和飛行器成本，增加了飛行器重量，并且影響體積、安裝和維護(hù)考慮。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面中，提供了一種使用時(shí)分復(fù)用和波分復(fù)用經(jīng)由單光纖傳輸多個(gè)獨(dú)立數(shù) 據(jù)包的方法。該方法包括經(jīng)由單光纖以第一波長(zhǎng)傳輸?shù)谝粩?shù)據(jù)包，并且在與第一數(shù)據(jù)包相 同或相反的方向上，經(jīng)由同一光纖以第二波長(zhǎng)傳輸?shù)诙?shù)據(jù)包，其中第二數(shù)據(jù)包傳輸可以 與第一數(shù)據(jù)包傳輸并行。該方法還包括將數(shù)據(jù)包傳輸分離到兩個(gè)光路，從兩個(gè)光路中的第 一個(gè)過(guò)濾第二波長(zhǎng)，檢測(cè)第一波長(zhǎng)的第一數(shù)據(jù)包，從兩個(gè)光路中的第二個(gè)過(guò)濾第一波長(zhǎng)，以 及檢測(cè)第二波長(zhǎng)的第二數(shù)據(jù)包。在另一方面中，提供了一種光收發(fā)器，該光收發(fā)器包括被配置為工作在第一波長(zhǎng) 的第一光發(fā)送器和接收器對(duì)、被配置為工作在第二波長(zhǎng)的第二光發(fā)送器和接收器對(duì)以及光 耦合器，該光耦合器被配置為將來(lái)自第一光發(fā)送器和接收器對(duì)和第二光發(fā)送器和接收器對(duì) 的光信號(hào)耦合，并且將該耦合的光信號(hào)從光耦合器路由到單光纖。在又一方面中，提供了一種航空電子單元。該航空電子單元包括處理裝置、與處理 裝置關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器、光收發(fā)器和被配置為在處理裝置和光收發(fā)器之間提供通信接口 的至少一個(gè)通信控制器。存儲(chǔ)器被配置為至少存儲(chǔ)與航空電子單元關(guān)聯(lián)的應(yīng)用數(shù)據(jù)、健康 維護(hù)數(shù)據(jù)以及配置數(shù)據(jù)。光收發(fā)器包括被配置為工作在第一波長(zhǎng)的第一光發(fā)送器和接收器 對(duì)和被配置為工作在第二波長(zhǎng)的第二光發(fā)送器和接收器對(duì)。應(yīng)用數(shù)據(jù)從處理裝置經(jīng)由第一 光發(fā)送器和接收器對(duì)發(fā)送，并且由處理裝置經(jīng)由第一光發(fā)送器和接收器對(duì)接收。配置數(shù)據(jù) 由處理裝置經(jīng)由第一光發(fā)送器和接收器對(duì)接收。健康維護(hù)數(shù)據(jù)從處理裝置經(jīng)由第二光發(fā)送 器和接收器對(duì)發(fā)送。在又一方面中，提供了一種經(jīng)由單光纖提供全航空電子數(shù)據(jù)服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò) 包括包含光接口的第一航空電子單元、包含光接口的第二航空電子單元以及單光纖，所述 單光纖被配置為在該第一航空電子單元和該第二航空電子單元之間至少提供通信路徑的 一部分。每個(gè)光接口都包括光收發(fā)器，該光收發(fā)器包括被配置為工作在第一波長(zhǎng)的第一光 發(fā)送器和接收器對(duì)和被配置為工作在第二波長(zhǎng)的第二光發(fā)送器和接收器對(duì)。在另一方面中，提供了一種包括多個(gè)集線器和多個(gè)模塊的通信系統(tǒng)。每個(gè)集線器 包括多個(gè)光接口，并且每個(gè)模塊包括至少一個(gè)光接口。每個(gè)模塊光耦合到集線器中的至少 兩個(gè)。每個(gè)光接口包括光收發(fā)器，該光收發(fā)器具有被配置為工作在第一波長(zhǎng)的第一光發(fā)送 器和接收器對(duì)和被配置為工作在第二波長(zhǎng)的第二光發(fā)送器和接收器對(duì)。已經(jīng)討論的特征、功能和優(yōu)點(diǎn)可以在本發(fā)明的各種實(shí)施例中獨(dú)立實(shí)現(xiàn)，或可以在 其他實(shí)施例中結(jié)合，參考下面描述和附圖可以看出其他實(shí)施例的細(xì)節(jié)。


圖1是圖示說(shuō)明了用于雙信道光纖收發(fā)器的光接口的圖示。圖2是包括兩個(gè)圖1中所示的雙信道光纖收發(fā)器的航空電子計(jì)算機(jī)的功能圖。圖3是圖示說(shuō)明了包括圖2的航空電子計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)架構(gòu)的圖示。
具體實(shí)施例方式所描述的實(shí)施例通過(guò)使用僅以兩種光波長(zhǎng)操作的單光纖網(wǎng)絡(luò)解決了上面描述的 問(wèn)題。實(shí)施例通過(guò)實(shí)現(xiàn)基本同時(shí)傳輸感測(cè)和控制數(shù)據(jù)(雙向通過(guò)光纖)與文件傳輸數(shù)據(jù) (包括在一個(gè)方向上通過(guò)光纖的配置數(shù)據(jù)加載和在另一個(gè)方向上通過(guò)光纖的健康維護(hù)數(shù) 據(jù))，允許在單光纖網(wǎng)絡(luò)上的全航空電子數(shù)據(jù)服務(wù)。圖1是圖示說(shuō)明了用于雙信道光纖收發(fā)器10的光接口的圖示。收發(fā)器10包括用 于分離和結(jié)合光信號(hào)的無(wú)源光Y-耦合器12。在一個(gè)實(shí)施例中，收發(fā)器10是包括LED (發(fā)光 二極管或半導(dǎo)體激光器)和PD(光電檢測(cè)器)的片上芯片收發(fā)器。收發(fā)器10緊湊且低成 本。當(dāng)使用兩種波長(zhǎng)時(shí)，如在圖1中示出，收發(fā)器A 14以第一波長(zhǎng)發(fā)送和接收光信號(hào)，而收 發(fā)器B 16以第二波長(zhǎng)發(fā)送和接收光信號(hào)。無(wú)源光Y-耦合器12在發(fā)送方向上充當(dāng)收發(fā)器A 14和B 16的結(jié)合器，并在接收 方向上充當(dāng)分離器。由于與Y-耦合器12關(guān)聯(lián)的光纖承載兩種波長(zhǎng)，因此低成本介質(zhì)濾光 膜18和20在其中分別具有中間切除部分(cut out) 22和M，從而允許LED通過(guò)各自切除 部分不受妨礙地發(fā)送而同時(shí)濾除第二波長(zhǎng)，阻止它到達(dá)各光電檢測(cè)器(并且允許第一波長(zhǎng) 到達(dá)光電檢測(cè)器)。更具體地說(shuō)，收發(fā)器14包括工作在第一波長(zhǎng)的發(fā)送器(LED) 30和接收器(光電檢 測(cè)器)32。濾光器18允許來(lái)自發(fā)送器30的、以第一波長(zhǎng)的發(fā)送通過(guò)切除部分22，并且還允 許在接收器32接收通過(guò)濾光器18的過(guò)濾部分40的第一波長(zhǎng)的信號(hào)。濾光器18的過(guò)濾部 分40阻止第二波長(zhǎng)的光信號(hào)到達(dá)接收器32。對(duì)于第二波長(zhǎng)，收發(fā)器16包括工作在第二波長(zhǎng)的發(fā)送器(LED) 50和接收器(光電 檢測(cè)器(PD))52。濾光器20允許發(fā)送器50的、以第二波長(zhǎng)的發(fā)送通過(guò)切除部分M，并且還 允許在接收器52接收通過(guò)濾光器20的過(guò)濾部分60的第二波長(zhǎng)的信號(hào)。濾光器20的過(guò)濾 部分60阻止第一波長(zhǎng)的光信號(hào)到達(dá)接收器52。應(yīng)指出，發(fā)送和接收可以是同時(shí)的，只要波長(zhǎng)不同。例如，可以在接收器30接收第 一波長(zhǎng)的光信號(hào)，而從發(fā)送器52發(fā)射第二波長(zhǎng)的信號(hào)。應(yīng)指出，Y-耦合器12、濾光器18和 20以及收發(fā)器14和16的形狀是稍微任意的。與濾光器18和20以及收發(fā)器14和16有關(guān) 的正方形僅僅是一個(gè)例子?？梢詫?shí)現(xiàn)其他實(shí)施例，例如圓形、矩形、三角形和其他形狀。相 同約束應(yīng)用于Y-耦合器12，其可以具有除圓形之外的其他剖面。包括雙發(fā)送器(LED)和雙接收器(PD)的片上芯片收發(fā)器使雙收發(fā)器的緊湊尺寸 和低成本成為可能。例如，如果使用第一和第二波長(zhǎng)，則第一收發(fā)器以第一波長(zhǎng)發(fā)送和接 收，而第二收發(fā)器以第二波長(zhǎng)發(fā)送和接收。無(wú)源光Y-耦合器12在發(fā)送方向上充當(dāng)兩個(gè)收 發(fā)器的結(jié)合器，并在接收方向上充當(dāng)分離器。由于光纖承載兩種波長(zhǎng)，因此低成本介質(zhì)濾波 膜在中間具有切除部分，從而允許與第一波長(zhǎng)關(guān)聯(lián)的LED不受妨礙地發(fā)送通過(guò)其處，而濾 光膜的外周界濾除第二波長(zhǎng)，阻止其到達(dá)光電檢測(cè)器，并且還允許第一波長(zhǎng)經(jīng)過(guò)從而到達(dá) 光電檢測(cè)器?；诎l(fā)送LED相對(duì)于接收光電檢測(cè)器的配置，可以實(shí)現(xiàn)濾光器的其他配置?；谒褂玫墓獠ㄩL(zhǎng)，可以使用塑料或玻璃制造Y-耦合器。眾所周知，塑料經(jīng)常 用于可見(jiàn)光范圍，而玻璃經(jīng)常用于紅外光范圍?？梢允褂枚喾N方法實(shí)現(xiàn)Y-耦合器，包括錐 形光纖、硅波導(dǎo)或聚合物波導(dǎo)。
圖2是包括兩個(gè)上面描述的雙信道光纖收發(fā)器的航空電子計(jì)算機(jī)100的功能圖。 收發(fā)器102和104各自都提供光纖通信接口。類(lèi)似于航空電子計(jì)算機(jī)100的類(lèi)型的航空電 子計(jì)算機(jī)有時(shí)稱(chēng)為線路可更換單元(LRU)，并且收發(fā)器102和104在功能上等效于收發(fā)器 10 (在圖1中所示)。通常，航空電子計(jì)算機(jī)100包括一個(gè)或多個(gè)主處理器110和112。這些主處理器 110和112與一對(duì)通信控制器120和122通信，所述一對(duì)通信控制器提供到收發(fā)器102和 104的相應(yīng)接口。應(yīng)指出，航空電子計(jì)算機(jī)100存在多個(gè)可能的配置，并且在圖2中所示的 配置僅僅是一個(gè)例子。通常，所有配置使用某些類(lèi)型的處理器來(lái)處理應(yīng)用數(shù)據(jù)130、配置數(shù) 據(jù)132和健康維護(hù)數(shù)據(jù)134，所有數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中，并且可以被一個(gè)或多個(gè)處 理器訪問(wèn)。返回圖2的例子，應(yīng)用數(shù)據(jù)130通過(guò)通信控制器120和112以雙向方式路由到處理 器110和112并且從處理器110和112路由。為進(jìn)一步路由應(yīng)用數(shù)據(jù)130并且為容錯(cuò)操作 提供冗余，通信控制器120和122在通信上耦合到收發(fā)器102和104兩者，所述收發(fā)器102 和104分別耦合到獨(dú)立的單光纖總線140和142。在總線140和142上以第一波長(zhǎng)發(fā)送和 接收應(yīng)用數(shù)據(jù)130。在總線140和142上以第二波長(zhǎng)發(fā)送和接收配置數(shù)據(jù)132，其被濾光器 過(guò)濾并且經(jīng)過(guò)收發(fā)器102和104、通信控制器120和122以及處理器110和112路由到存儲(chǔ) 器。處理器110和112從存儲(chǔ)器檢索健康維護(hù)數(shù)據(jù)134，其通過(guò)通信控制器120和122轉(zhuǎn)發(fā) 到收發(fā)器102和104，并在總線140和142上以第二波長(zhǎng)發(fā)送。收發(fā)器102和104被配置為上面針對(duì)收發(fā)器10所描述的，它們包括工作在第一波 長(zhǎng)(基于濾光器170和17 的第一發(fā)送器和接收器對(duì)(分別為150和160)，以及工作在第 二波長(zhǎng)(基于濾光器174和176)的第二發(fā)送器和接收器對(duì)(分別為152和16 。如上面 描述使用與每個(gè)發(fā)送器/接收器對(duì)關(guān)聯(lián)的濾光器。濾光器170和172允許來(lái)自收發(fā)器150和160的、以第一波長(zhǎng)的發(fā)送(在總線140 和142上要發(fā)送的應(yīng)用數(shù)據(jù))通過(guò)切除部分(在圖2中未示出)，并且還允許在收發(fā)器150 和160接收通過(guò)各自濾光器170和172的過(guò)濾部分的第一波長(zhǎng)的信號(hào)(經(jīng)總線140和142 接收的應(yīng)用數(shù)據(jù))。濾光器170和172的過(guò)濾部分阻止第二波長(zhǎng)的光信號(hào)到達(dá)收發(fā)器152 和 162。此外，濾光器174和176允許來(lái)自收發(fā)器152和162的、以第二波長(zhǎng)的發(fā)送(在總 線140和142上要發(fā)送的健康維護(hù)數(shù)據(jù))通過(guò)切除部分(在圖2中未示出)，并且還允許在 收發(fā)器152和162接收通過(guò)各自濾光器174和176的過(guò)濾部分的第二波長(zhǎng)的信號(hào)(經(jīng)總線 140和142接收的配置數(shù)據(jù))。濾光器174和176的過(guò)濾部分阻止第一波長(zhǎng)的光信號(hào)(配 置數(shù)據(jù))到達(dá)收發(fā)器150和160。系統(tǒng)架構(gòu)中每個(gè)航空電子計(jì)算機(jī)或LRU通常包括用于容錯(cuò)和資源可用性的雙冗 余數(shù)據(jù)鏈路。LRU是部署單微處理器架構(gòu)還是雙微處理器架構(gòu)取決于航空電子系統(tǒng)的需求。 如在圖2的航空電子計(jì)算機(jī)100中示出，每個(gè)處理器110和112在通信上耦合到兩個(gè)通信 控制器120和122?？刂破骺梢跃哂邢嗤?lèi)型，或它們可以是不同的，出于靈活性，可以包括 一個(gè)或多個(gè)通信協(xié)議。每個(gè)控制器120和122以交叉跨接(crossed strap)配置在通信上 耦合到兩個(gè)光收發(fā)器102和104，從而允許光纖承載兩個(gè)但可區(qū)別的光通信協(xié)議。通過(guò)使用 雙向、半雙工收發(fā)器，僅需要兩種波長(zhǎng)來(lái)處理所有感測(cè)/控制數(shù)據(jù)(應(yīng)用數(shù)據(jù))和所有配置數(shù)據(jù)以及健康維護(hù)數(shù)據(jù)。圖3是圖示說(shuō)明了系統(tǒng)架構(gòu)200的圖示，其包括航空電子計(jì)算機(jī)100和多個(gè)其他 航空電子LRU 202,204和206，每個(gè)航空電子LRU都提供一個(gè)或多個(gè)特定的航空電子功能。 航空電子計(jì)算機(jī)100和航空電子LRU 202、204和206共同稱(chēng)為航空電子單元。系統(tǒng)架構(gòu) 200還包括中心健康維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)210和配置數(shù)據(jù)庫(kù)212。航空電子計(jì)算機(jī)100、航空電子LRU 202、204、206、中心健康維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)210和配置數(shù)據(jù)庫(kù)212使用多端口網(wǎng)絡(luò)集線器控制器 220在通信上互連。因?yàn)橄到y(tǒng)架構(gòu)200中的每個(gè)部件都連接到總線140和142 (也在圖2中 示出)，并且至少航空電子計(jì)算機(jī)(LRU) (100、202、204和206)包括在此描述的收發(fā)器/濾 光器配置，因此通信信道是冗余的。由于系統(tǒng)架構(gòu)200的所有部件都包括上面描述的實(shí)施 例，因此得到經(jīng)由單光纖的全航空電子數(shù)據(jù)服務(wù)。每個(gè)航空電子LRU都包括并使用雙冗余光纖以便容錯(cuò)，并且每個(gè)光纖都承載雙第 一和第二波長(zhǎng)，從而提供在此描述的全航空電子數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。在系統(tǒng)架構(gòu)200內(nèi)實(shí)現(xiàn)雙 冗余網(wǎng)絡(luò)集線器(例如多端口網(wǎng)絡(luò)集線器控制器220)以便容錯(cuò)，其中每個(gè)航空電子計(jì)算機(jī) /LRU連接到多個(gè)控制器中的每一個(gè)。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)集線器控制器220都被用來(lái)將多個(gè)航空電子 計(jì)算機(jī)/LRU的光接口連接在一起，以及提供到中心健康維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)210和配置數(shù)據(jù)庫(kù)212 的接口。這些網(wǎng)絡(luò)集線器控制器220可以被級(jí)聯(lián)，從而連接實(shí)現(xiàn)的通信協(xié)議所允許的那樣 多的航空電子計(jì)算機(jī)/LRU。依賴(lài)于數(shù)據(jù)總線上LRU節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，可以使用有源集線器(具 有有源光電子裝置)和無(wú)源集線器(沒(méi)有電子裝置)。顯然無(wú)源集線器僅可以將光功率劃 分到有限數(shù)量的節(jié)點(diǎn)。同樣，在混合拓?fù)渲锌梢允褂糜性醇€器和無(wú)源集線器兩者。在實(shí)際例子中，如果配置數(shù)據(jù)/健康維護(hù)數(shù)據(jù)所需的帶寬小，則具有與配置數(shù)據(jù)/ 健康維護(hù)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的波長(zhǎng)的信道可以用來(lái)補(bǔ)充感測(cè)/控制(應(yīng)用)數(shù)據(jù)信道。相反，在配 置數(shù)據(jù)和/或健康維護(hù)數(shù)據(jù)高峰流量期間，兩個(gè)信道都可以用來(lái)增加數(shù)據(jù)帶寬。在這些情 況下，接收和供應(yīng)這類(lèi)數(shù)據(jù)的單元必須工作在兩種波長(zhǎng)，使得在此描述的過(guò)濾機(jī)構(gòu)不阻止
ififn。在一個(gè)實(shí)施例中，為使用雙信道，兩個(gè)信道都必須使用相同的通信協(xié)議。然而，文 件傳輸信道可以使用與控制數(shù)據(jù)信道不同的通信協(xié)議?？蛇x地，可以通過(guò)用全雙工收發(fā)器 替代半雙工收發(fā)器來(lái)實(shí)現(xiàn)感測(cè)/控制(應(yīng)用)數(shù)據(jù)的全雙工操作。這種收發(fā)器在同一封裝 (非片上芯片)內(nèi)具有分離的LED和光電檢測(cè)器，并使用不同波長(zhǎng)來(lái)發(fā)送和接收應(yīng)用數(shù)據(jù)。 全雙工收發(fā)器通常使用收發(fā)器內(nèi)的波分復(fù)用(WDM)反射鏡來(lái)將兩種波長(zhǎng)分離。WDM反射鏡 允許來(lái)自LED的發(fā)送波長(zhǎng)經(jīng)過(guò)而將接收波長(zhǎng)反射到光電檢測(cè)器。上面描述的實(shí)施例當(dāng)合并入飛行器配置時(shí)，與當(dāng)前使用的雙絞線相比呈現(xiàn)明顯的 重量節(jié)省。此外，通過(guò)避免用于配置數(shù)據(jù)和健康維護(hù)數(shù)據(jù)的額外的數(shù)據(jù)鏈路雙絞線，實(shí)施例 在零件重量、體積、成本、制造、裝配、處理、庫(kù)存、安裝、檢查和維護(hù)方面提供了明顯的節(jié)省。 通過(guò)所描述的不同數(shù)據(jù)的波長(zhǎng)復(fù)用的方法，實(shí)施例發(fā)明改善了帶寬和數(shù)據(jù)流效率而同時(shí)減 少了數(shù)據(jù)延遲和抖動(dòng)。此外，使用光纖而不是傳統(tǒng)配線降低了飛行器系統(tǒng)對(duì)EMF和雷擊的 敏感性。通過(guò)使用數(shù)據(jù)包的時(shí)分復(fù)用和在此描述的波分復(fù)用，控制數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)、軟件 配置數(shù)據(jù)和健康維護(hù)數(shù)據(jù)的全航空電子數(shù)據(jù)服務(wù)可以經(jīng)由單光纖發(fā)送而配置數(shù)據(jù)和健康 數(shù)據(jù)不與控制數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)干擾，由此最小化關(guān)鍵數(shù)據(jù)延遲和抖動(dòng)。
除重量節(jié)省之外，航空公司還得益于其他方面，因?yàn)楣饫w明顯容易維護(hù)并且消除 了由于引線鍵合腐蝕以及接地與屏蔽引起的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)劣化。同樣，大芯徑塑料光纖和多模 式玻璃光纖的使用允許不同顏色的可見(jiàn)光傳輸，以便使有源通信的可視檢查簡(jiǎn)單。在此描述的實(shí)施例得到能夠支持下述方法的系統(tǒng)，該方法用于向現(xiàn)有的感測(cè)和控 制數(shù)據(jù)架構(gòu)添加并行文件傳輸能力(例如到主計(jì)算機(jī)的配置數(shù)據(jù)加載和來(lái)自主計(jì)算機(jī)的 健康管理流量)，而不干擾感測(cè)/控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，并且不向飛行器添加任何配線。 上面描述的架構(gòu)僅使用兩種光波長(zhǎng)，而同時(shí)仍支持全航空電子數(shù)據(jù)服務(wù)，并且使用單光纖 (提供第二光纖用于冗余)。所描述的實(shí)施例支持控制/感測(cè)(應(yīng)用)數(shù)據(jù)的雙向、半雙工 發(fā)送和接收以及雙向、半雙工配置數(shù)據(jù)加載和健康管理數(shù)據(jù)傳輸。實(shí)施例支持相同或不同 通信協(xié)議的同時(shí)操作，一個(gè)用于感測(cè)/控制(應(yīng)用)數(shù)據(jù)，一個(gè)用于配置數(shù)據(jù)和健康維護(hù)數(shù) 據(jù)。該書(shū)面描述使用例子公開(kāi)了本發(fā)明，包括最優(yōu)模式，并且也使本領(lǐng)域技術(shù)人員能 夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制造和使用任何器件或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何所包括的方法。本發(fā)明的可 授權(quán)范圍由權(quán)利要求限定，并且可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其他例子。對(duì)于這類(lèi)其他 例子，如果它們具有并非與權(quán)利要求的文字語(yǔ)言不同的結(jié)構(gòu)元件，或如果它們包括與權(quán)利 要求的文字語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)不同的等效結(jié)構(gòu)元件，則它們意指處于權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種使用時(shí)分復(fù)用和波分復(fù)用經(jīng)由單光纖傳輸多個(gè)獨(dú)立數(shù)據(jù)包的方法，所述方法包括以第一波長(zhǎng)經(jīng)由所述單光纖傳輸?shù)谝粩?shù)據(jù)包；在與所述第一數(shù)據(jù)包相同或相反的方向上，以第二波長(zhǎng)經(jīng)由同一光纖傳輸?shù)诙?shù)據(jù) 包，其中所述第二數(shù)據(jù)包傳輸可以與所述第一數(shù)據(jù)包傳輸并行； 將所述數(shù)據(jù)包傳輸分離到兩個(gè)光路； 從所述兩個(gè)光路中的第一個(gè)過(guò)濾所述第二波長(zhǎng)； 檢測(cè)所述第一波長(zhǎng)的所述第一數(shù)據(jù)包； 從所述兩個(gè)光路中的第二個(gè)過(guò)濾所述第一波長(zhǎng)；以及 檢測(cè)所述第二波長(zhǎng)的所述第二數(shù)據(jù)包。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中傳輸?shù)谝粩?shù)據(jù)包包括傳輸?shù)谝环较蛏系膫鞲衅鲾?shù)據(jù)和相反方向上的控制數(shù)據(jù)中的一 個(gè)或多個(gè)；以及傳輸?shù)谝粩?shù)據(jù)包包括傳輸?shù)谝环较蛏系能浖渲脭?shù)據(jù)(13 和相反方向上的健康維 護(hù)數(shù)據(jù)(134)中的一個(gè)或多個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述數(shù)據(jù)傳輸分離到兩個(gè)光路包括將被配置為 提供兩個(gè)光輸出的光耦合器(1 接口到所述單光纖(140、142)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中從所述兩個(gè)光路中的第一個(gè)過(guò)濾所述第二波長(zhǎng)包括從與所述兩個(gè)光路中的所述第一 個(gè)關(guān)聯(lián)的光電檢測(cè)器(32、5幻輸入過(guò)濾所述第二波長(zhǎng)；以及從所述兩個(gè)光路中的第二個(gè)過(guò)濾所述第一波長(zhǎng)包括從與所述兩個(gè)光路中的所述第二 個(gè)關(guān)聯(lián)的光電檢測(cè)器輸入過(guò)濾所述第一波長(zhǎng)。
5.一種光收發(fā)器(10)，包括被配置為工作在第一波長(zhǎng)的第一光發(fā)送器(30)和接收器對(duì)(32)； 被配置為工作在第二波長(zhǎng)的第二光發(fā)送器(50)和接收器對(duì)(52)，以及 光耦合器(12)，其被配置為將來(lái)自所述第一光發(fā)送器和接收器對(duì)和所述第二光發(fā)送器 和接收器對(duì)的光信號(hào)耦合，并且將所述耦合的光信號(hào)從所述光耦合器路由到單光纖。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光收發(fā)器(10)，其中所述第一光發(fā)送器(30)和接收器對(duì) (32)包括濾光器(20)，所述濾光器被配置為使來(lái)自所述第一光發(fā)送器和接收器對(duì)的發(fā)送 器部分的光信號(hào)通過(guò)，使所述第一波長(zhǎng)的光信號(hào)傳到所述第一光發(fā)送器和接收器對(duì)的接收 器部分，并且阻止所述第二波長(zhǎng)的光信號(hào)入射所述第一光發(fā)送器和接收器對(duì)的所述接收器 部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光收發(fā)器(10)，其中所述第二光發(fā)送器(30)和接收器對(duì) (32)包括濾光器(20)，所述濾光器被配置為使來(lái)自所述第二光發(fā)送器和接收器對(duì)的發(fā)送 器部分的光信號(hào)通過(guò)，使所述第二波長(zhǎng)的光信號(hào)傳到所述第二光發(fā)送器和接收器對(duì)的接收 器部分，并且阻止所述第一波長(zhǎng)的光信號(hào)入射所述第二光發(fā)送器和接收器對(duì)的所述接收器 部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光收發(fā)器，其中所述光耦合器被配置為將來(lái)自所述第一光發(fā)送器(30)和接收器對(duì)(3 與所述第二光發(fā)送器(50)和接收器對(duì)(5 的光信號(hào)結(jié)合；以及將從所述單光纖接收的信號(hào)分離到兩個(gè)分離的光路。
9. 一種航空電子單元，包括 處理裝置(110、112)；與所述處理裝置關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器被配置為至少存儲(chǔ)與所述單元關(guān)聯(lián) 的應(yīng)用數(shù)據(jù)(130)、與所述單元關(guān)聯(lián)的健康維護(hù)數(shù)據(jù)(134)和與所述單元關(guān)聯(lián)的配置數(shù)據(jù) (132)；光收發(fā)器(10)，其包括被配置為工作在第一波長(zhǎng)的第一光發(fā)送器(30)和接收器對(duì) (32)和被配置為工作在第二波長(zhǎng)的第二光發(fā)送器(50)和接收器對(duì)(5 ；以及至少一個(gè)通信控制器(120、12 ，其被配置為同時(shí)提供所述處理裝置和所述光收發(fā)器 之間的通信接口，應(yīng)用數(shù)據(jù)(130)從所述處理裝置經(jīng)由所述第一光發(fā)送器和接收器對(duì)發(fā) 送，并且由所述處理裝置經(jīng)由所述第一光發(fā)送器和接收器對(duì)接收，配置數(shù)據(jù)(132)由所述 處理裝置經(jīng)由所述第二光發(fā)送器和接收器對(duì)接收，并且健康維護(hù)數(shù)據(jù)(134)從所述處理裝 置經(jīng)所述第二光發(fā)送器和接收器對(duì)發(fā)送。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的航空電子單元，包括經(jīng)由所述至少一個(gè)通信控制器在通信 上耦合到所述處理裝置的多個(gè)所述光收發(fā)器(12、14、102、104)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的航空電子單元，其中所述第一光發(fā)送器(30)和接收器對(duì)(3 包括第一濾光器(40)，所述第一濾光器被配 置為使來(lái)自所述第一光發(fā)送器和接收器對(duì)的發(fā)送器部分的光信號(hào)通過(guò)，使所述第一波長(zhǎng)的 光信號(hào)傳到所述第一光發(fā)送器和接收器對(duì)的接收器部分，并且阻止所述第二波長(zhǎng)的光信號(hào) 入射所述第一光發(fā)送器和接收器對(duì)的所述接收器部分；以及所述第二光發(fā)送器(50)和接收器對(duì)(5 包括第二濾光器(60)，所述第二濾光器被配 置為使來(lái)自所述第二光發(fā)送器和接收器對(duì)的發(fā)送器部分的光信號(hào)通過(guò)，使所述第二波長(zhǎng)的 光信號(hào)傳到所述第二光發(fā)送器和接收器對(duì)的接收器部分，并且阻止所述第一波長(zhǎng)的光信號(hào) 入射所述第二光發(fā)送器和接收器對(duì)的所述接收器部分。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的航空電子單元，其中所述光收發(fā)器(10)包括光耦合器 (12)，所述光耦合器(1 被配置為將從所述第一光發(fā)送器(30)和接收器對(duì)(3 和所述第二光發(fā)送器(50)和接收器對(duì) (52)接收的光信號(hào)結(jié)合，以便輸出到單光纖上；以及 將從所述光纖接收的信號(hào)分離到兩個(gè)分離的光路。
13.—種經(jīng)由單光纖提供全航空電子數(shù)據(jù)服務(wù)的飛行器網(wǎng)絡(luò)，包括 包括光接口的第一航空電子單元；包括光接口的第二航空電子單元；單光纖，其被配置為至少提供所述第一航空電子單元和所述第二航空電子單元之間的 通信路徑的一部分，每個(gè)所述光接口都包括光收發(fā)器(10)，所述光收發(fā)器(10)包括被配置為工作在第一波長(zhǎng)的第一光發(fā)送器(30)和接收 器對(duì)(3 和被配置為工作在第二波長(zhǎng)的第二光發(fā)送器(50)和接收器對(duì)(5 ；以及多端口網(wǎng)絡(luò)集線器控制器(220)和多個(gè)所述單光纖，使用所述單光纖中的一個(gè)將所述 第一航空電子單元光連接到所述多端口網(wǎng)絡(luò)集線器控制器，并且使用所述單光纖中的一個(gè)將所述第二航空電子單元光連接到所述多端口網(wǎng)絡(luò)集線器控制器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的飛行器網(wǎng)絡(luò)，其中所述第一光發(fā)送器(30)和接收器對(duì)(3 包含第一濾光器(20)，所述第一濾光器被配 置為使來(lái)自所述第一光發(fā)送器和接收器對(duì)的發(fā)送器部分的光信號(hào)通過(guò)，使所述第一波長(zhǎng)的 光信號(hào)傳到所述第一光發(fā)送器和接收器對(duì)的接收器部分，并且阻止所述第二波長(zhǎng)的光信號(hào) 入射所述第一光發(fā)送器和接收器對(duì)的所述接收器部分；以及所述第二光發(fā)送器(30)和接收器對(duì)(3 包括第二濾光器(40)，所述第二濾光器被配 置為使來(lái)自所述第二光發(fā)送器和接收器對(duì)的發(fā)送器部分的光信號(hào)通過(guò)，使所述第二波長(zhǎng)的 光信號(hào)傳到所述第二光發(fā)送器和接收器對(duì)的接收器部分，并且阻止所述第一波長(zhǎng)的光信號(hào) 入射所述第二光發(fā)送器和接收器對(duì)的所述接收器部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的飛行器網(wǎng)絡(luò)，其中每個(gè)所述光收發(fā)器(10)都包括光耦合器 (12)，所述光耦合器(1 被配置為將從所述第一光發(fā)送器(30)和接收器對(duì)(3 和所述第二光發(fā)送器(50)和接收器對(duì) (52)接收的光信號(hào)結(jié)合，以便輸出到單光纖上；以及將從所述單光纖接收的信號(hào)分離到兩個(gè)分離的光路。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的飛行器網(wǎng)絡(luò)，其中所述第一航空電子單元和所述第二航空 電子單元各自都包括提供冗余通信路徑的多個(gè)所述光接口，每個(gè)通信路徑都經(jīng)由單光纖提{共。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的飛行器網(wǎng)絡(luò)，其中所述第一航空電子單元和所述第二航空 電子單元被配置為經(jīng)由所述單光纖以所述第一波長(zhǎng)發(fā)送和接收與各自所述航空電子單元 關(guān)聯(lián)的應(yīng)用數(shù)據(jù)(130)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的飛行器網(wǎng)絡(luò)，還包括配置數(shù)據(jù)(13 單元，所述配置數(shù)據(jù) (132)單元被配置為向所述第一航空電子單元和所述第二航空電子單元中的至少一個(gè)提 供配置數(shù)據(jù)，所述配置數(shù)據(jù)單元被配置為經(jīng)由所述單光纖以所述第二波長(zhǎng)提供所述配置數(shù) 據(jù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的飛行器網(wǎng)絡(luò)，還包括健康維護(hù)數(shù)據(jù)(134)單元，所述健康維 護(hù)數(shù)據(jù)(134)單元被配置為從所述第一航空電子單元和所述第二航空電 子單元中的至少 一個(gè)接收健康維護(hù)數(shù)據(jù)，所述健康維護(hù)數(shù)據(jù)單元被配置為經(jīng)由所述單光纖以所述第二波長(zhǎng) 接收所述健康維護(hù)數(shù)據(jù)。
20.—種通信系統(tǒng)，包括多個(gè)集線器，每個(gè)所述集線器包括多個(gè)光接口 ；以及多個(gè)模塊，其各自包括至少一個(gè)光接口，每個(gè)所述模塊光耦合到所述集線器中的至少 兩個(gè)，每個(gè)所述光接口包括光收發(fā)器(10)，所述光收發(fā)器(10)包括被配置為工作在第一波 長(zhǎng)的第一光發(fā)送器(30)和接收器對(duì)(3 和被配置為工作在第二波長(zhǎng)的第二光發(fā)送器(50) 和接收器對(duì)(52)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的通信系統(tǒng)，其中所述模塊中的每一個(gè)被配置為經(jīng)由所述集 線器中的一個(gè)或多個(gè)與其他所述模塊中的每一個(gè)通信。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種使用時(shí)分復(fù)用和波分復(fù)用經(jīng)由單光纖傳輸多個(gè)獨(dú)立數(shù)據(jù)包的方法。該方法包括經(jīng)由單光纖以第一波長(zhǎng)傳輸?shù)谝粩?shù)據(jù)包，并且在與第一數(shù)據(jù)包相同或相反的方向上，經(jīng)由同一光纖以第二波長(zhǎng)傳輸?shù)诙?shù)據(jù)包，其中第二數(shù)據(jù)包傳輸可以與第一數(shù)據(jù)包傳輸并行。該方法還包括將數(shù)據(jù)包傳輸分離到兩個(gè)光路，從兩個(gè)光路中的第一個(gè)過(guò)濾第二波長(zhǎng)，檢測(cè)第一波長(zhǎng)的第一數(shù)據(jù)包，從兩個(gè)光路中的第二個(gè)過(guò)濾第一波長(zhǎng)，以及檢測(cè)第二波長(zhǎng)的第二數(shù)據(jù)包。
文檔編號(hào)H04B10/24GK102106100SQ200980129028
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2009年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月24日
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