[发明专利]一种无源光网络结构的SpaceFibre总线系统

说明书

本发明公开了一种无源光网络结构的SpaceFibre总线系统，包括通过无源光分路/合路器连接的主控设备和多个从设备，主控设备和从设备按照SpaceFibre多点连接控制协议，以时分复用的方式实现数据无冲突传输，所述SpaceFibre多点连接控制协议在SpaceFibre标准协议的基础上，还包括连接ID标识帧、销毁连接请求帧、销毁连接确认帧。本发明解决了集中控制型星载电子系统中，并发交换需求不明显，且SpaceFibre交换机体积大、功耗高、可靠性设计复杂等问题。

技术领域

本发明属于航天器高速数据传输技术领域，具体地涉及一种无源光网络结构的SpaceFibre总线系统。

背景技术

随着航空航天技术的发展，航天器所负担的任务日益繁重，功能也趋于复杂化，所搭载的设备种类也逐渐丰富，航天电子系统内部各单元件需要交换的数据量越来越庞大。为满足航天器电子系统复杂结构组网与大量数据传输的需求，欧洲空间局于2003年提出了SpaceWire总线协议，它是一种专门面向航天应用设计的高速、全双工、点对点的串行数据传输技术，典型链路速率为200Mbps。相比传统数据总线，其带宽得到了极大的提升，且SpaceWire中允许各个节点间通过路由交换开关相互连接进行自由组网，更加适应大规模航天器电子系统中的应用。

同时，欧洲空间局也于2013年开始推广SpaceFibre总线协议，发布了标准产品设备并且公布了可供研究者与设备制造商参考的SpaceFibre标准协议草案(下文简称SpaceFibre标准协议)，目前SpaceFibre标准协议也已进入正式出版流程。SpaceFibre作为SpaceWire的升级版本，可以同轴电缆或光线作为传输介质，提供单链路2.5Gbps的传输速率，并且加入了服务质量控制机制，更加适用于航天器复杂电子系统内部组网。

SpaceFibre总线依靠交换机组建网络，支持任意节点间的数据交换，且支持不相干路径并发交换，能够大大提高系统吞吐量。然而，在一些集中控制类型的系统中，主机需要与多个从机进行大量数据通信，而从机之间数据交换量较少，所以采用交换机组网的并发交换优势不再明显。并且由于SpaceFibre交换机采用的是无缓存的虫孔路由策略，当网络中多个从机需要与同一主机进行通信时，面临共享信道的问题，需按照如SpaceWire-D等协议的规定，在主机端采用时分复用多址接入的控制方式，与多个从机进行数据交换。

因此，在集中控制型星载电子系统中，SpaceFibre交换机不能发挥并发交换优势，且交换机的使用还会占用宝贵的系统空间、增加系统功耗，交换机中的有源光收发器与可编程门阵列还易受空间复杂环境的影响，为系统可靠性设计增加负担。

发明内容

本发明针对集中控制型星载电子系统中，并发交换需求不明显，且SpaceFibre交换机体积大、功耗高、可靠性设计复杂等问题，提供了一种基于无源光网络结构的SpaceFibre总线系统，其采用无源光分路/合路器将SpaceFibre总线中的光纤进行集束，各总线节点共享光路，以时分复用的方式轮流按SpaceFibre多点连接控制协议建立数据链路完成数据传输。

无源光网络(Passive Optical Network)技术在电信网络中发展迅速，是一种点到多点共享光路的光纤传输技术，具有节省光缆资源、设备功耗低、环境适应性强、建网速度快、运维成本低等突出的优点，成为了电信接入网主流技术。由于其点到多点的传输方式以及诸多应用优势，无源光网络技术近年来也开始被应用在航空航天等总线系统中。

根据本发明的一方面，提供了一种无源光网络结构的SpaceFibre总线系统，包括通过无源光分路/合路器连接的主控设备和多个从设备，主控设备和从设备按照SpaceFibre多点连接控制协议，以时分复用的方式实现数据无冲突传输，所述SpaceFibre多点连接控制协议在SpaceFibre标准协议的基础上，还包括如下控制帧：