[发明专利]应用于单光纤双向控制器区域网络总线的数据通信系统

说明书

单光纤双向控制器区域网络总线。一种包括多个CAN节点的控制器区域网络(CAN)，所述多个CAN节点经由包括光纤网络的CAN总线通信。所述光纤网络使用用于发送和接收的单光纤和单波长，并且包括无源反射光学星形。所述反射光学星形包括在一端处具有反射镜的光混合棒。所述反射光学星形的另一端通过相应的高度隔离光Y形耦合器以光的方式连接到多个光电介质转换器的发送器和接收器。各个CAN节点产生电信号(根据基于CAN消息的协议)，所述电信号被转换成被广播到所述光纤网络的光脉冲。那些光脉冲然后被所述反射光学星形反射回到所有CAN节点。

技术领域

本文所公开的技术一般地涉及使得能实现电子部件之间的通信的光网络。

背景技术

电子部件之间的数据传输通常经由包括电缆的网络来实现。在模拟航空电子系统中，用于在各种系统部件之间传送信息的电缆的数量可以相当大。在数字系统中，信号沿着构成数据总线的单对电线被发送。总线是用来从网络的一个部分向另一部分发送数据的电线的合集。总线系统提供了在航空器上的各种航空电子系统之间交换数据的高效手段。所有总线均由地址总线和数据总线构成。通常航空器总线系统使用串行数据传送，因为它使航空器布线的大小和重量最小化。

在一些场景中，期望将许多线路可替换单元(LRU)彼此连接。例如，运载工具(例如，航空器)的前部中的许多LRU可以连接到该运载工具的尾部中的许多LRU。将各个LRU连接到每个其它LRU能在LRU之间导致不合理大量的连接。如果所有这些连接均形式为铜电线，则这些连接的结果得到的空间和重量对于运载工具来说可能是繁重的。电气数据总线已经用于连接LRU。

更具体地，已知使用电气控制器区域网络(CAN)来通过多主控串行总线(也称为“CAN总线”)将电子装置(也称为“CAN节点”)彼此连接。通过CAN总线连接的设备通常是传感器、执行器和其它控制设备。例如，已知使用电气控制器区域网络来促进多个LRU之间的通信。

飞机上的当前的电气CAN总线组件具有许多不希望有的特性，至少包括下列的：(1)T形连接器的涉及举起并重新连接电缆上的双重屏蔽层的费时组装；(2)从T形耦合器到LRU的临界短截线长度防止将总线组件重用于具有相同节点量的另一CAN总线；(3)与Arinc629双联体相比不能很好地保护CAN简单电信令免于电磁效应(EME)；(4)需要仔细处理端接器/T形耦合器和T形耦合器/节点接口以避免阻抗失配；以及(5)CAN操作问题。诸如超过经济修复、阻抗失配，并且总线反射对于较长飞机来说变差。

单条光学数据总线可消除LRU之间的电连接的重量和大小中的一些。一般而言，诸如玻璃光纤和塑料光纤的光通信光纤可以是较轻的并且被包含在比电气布线更小的空间中。特别地，使用塑料光纤的光学联网可以提供优于使用铜或其它金属布线来联网的优点。塑料光纤的类别包括塑料包层硅光纤、单芯塑料光纤或多芯塑料光纤。塑料光纤联网可以具有较低的安装和维护成本。此外，因为塑料光纤比承载相等量数据将需要的金属布线更轻，所以使用塑料光纤可以导致可感知的重量减轻。重量减轻对于运载工具(诸如航空器)上的网络来说可能是重要的，其中重量减轻可以导致减少的燃料消耗和更少的排放。

目前，没有为CAN信号的光纤传输定义行业标准。存在针对光学CAN总线的行业出版物、专利和产品，但是它们使用下列中的一个或多个：用于发送和接收以维持显性位和隐性位的分离的单独的光纤；具有集线器的单点故障的有源光学星形；以及数据从用分色镜和两个波长进行长度扩展的点对点(双节点总线)中继器的单光纤双向数据流。

将期望提供改进来增强包括光纤网络的CAN总线的性能。

发明内容