[發明專利]一種無源光網絡結構的SpaceFibre總線系統

有效

• 申請號: 201910348278.0
• 申請日: 2019-04-28
• 公開（公告）號: CN110113683B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 張春熹;曾華菘;伊小素;熊瑞;初陽
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04Q11/00
• 分類號: H04Q11/00;H04B10/27;H04L12/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種無源光網絡結構的SpaceFibre總線系統，包括通過無源光分路/合路器連接的主控設備和多個從設備，主控設備和從設備按照SpaceFibre多點連接控制協議，以時分復用的方式實現數據無沖突傳輸，所述SpaceFibre多點連接控制協議在SpaceFibre標準協議的基礎上，還包括連接ID標識幀、銷毀連接請求幀、銷毀連接確認幀。本發明解決了集中控制型星載電子系統中，并發交換需求不明顯，且SpaceFibre交換機體積大、功耗高、可靠性設計復雜等問題。

技術領域

本發明屬于航天器高速數據傳輸技術領域，具體地涉及一種無源光網絡結構的SpaceFibre總線系統。

背景技術

隨著航空航天技術的發展，航天器所負擔的任務日益繁重，功能也趨于復雜化，所搭載的設備種類也逐漸豐富，航天電子系統內部各單元件需要交換的數據量越來越龐大。為滿足航天器電子系統復雜結構組網與大量數據傳輸的需求，歐洲空間局于2003年提出了SpaceWire總線協議，它是一種專門面向航天應用設計的高速、全雙工、點對點的串行數據傳輸技術，典型鏈路速率為200Mbps。相比傳統數據總線，其帶寬得到了極大的提升，且SpaceWire中允許各個節點間通過路由交換開關相互連接進行自由組網，更加適應大規模航天器電子系統中的應用。

同時，歐洲空間局也于2013年開始推廣SpaceFibre總線協議，發布了標準產品設備并且公布了可供研究者與設備制造商參考的SpaceFibre標準協議草案(下文簡稱SpaceFibre標準協議)，目前SpaceFibre標準協議也已進入正式出版流程。SpaceFibre作為SpaceWire的升級版本，可以同軸電纜或光線作為傳輸介質，提供單鏈路2.5Gbps的傳輸速率，并且加入了服務質量控制機制，更加適用于航天器復雜電子系統內部組網。

SpaceFibre總線依靠交換機組建網絡，支持任意節點間的數據交換，且支持不相干路徑并發交換，能夠大大提高系統吞吐量。然而，在一些集中控制類型的系統中，主機需要與多個從機進行大量數據通信，而從機之間數據交換量較少，所以采用交換機組網的并發交換優勢不再明顯。并且由于SpaceFibre交換機采用的是無緩存的蟲孔路由策略，當網絡中多個從機需要與同一主機進行通信時，面臨共享信道的問題，需按照如SpaceWire-D等協議的規定，在主機端采用時分復用多址接入的控制方式，與多個從機進行數據交換。

因此，在集中控制型星載電子系統中，SpaceFibre交換機不能發揮并發交換優勢，且交換機的使用還會占用寶貴的系統空間、增加系統功耗，交換機中的有源光收發器與可編程門陣列還易受空間復雜環境的影響，為系統可靠性設計增加負擔。

發明內容

本發明針對集中控制型星載電子系統中，并發交換需求不明顯，且SpaceFibre交換機體積大、功耗高、可靠性設計復雜等問題，提供了一種基于無源光網絡結構的SpaceFibre總線系統，其采用無源光分路/合路器將SpaceFibre總線中的光纖進行集束，各總線節點共享光路，以時分復用的方式輪流按SpaceFibre多點連接控制協議建立數據鏈路完成數據傳輸。

無源光網絡(Passive Optical Network)技術在電信網絡中發展迅速，是一種點到多點共享光路的光纖傳輸技術，具有節省光纜資源、設備功耗低、環境適應性強、建網速度快、運維成本低等突出的優點，成為了電信接入網主流技術。由于其點到多點的傳輸方式以及諸多應用優勢，無源光網絡技術近年來也開始被應用在航空航天等總線系統中。

根據本發明的一方面，提供了一種無源光網絡結構的SpaceFibre總線系統，包括通過無源光分路/合路器連接的主控設備和多個從設備，主控設備和從設備按照SpaceFibre多點連接控制協議，以時分復用的方式實現數據無沖突傳輸，所述SpaceFibre多點連接控制協議在SpaceFibre標準協議的基礎上，還包括如下控制幀：