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CN108039907A - 基于asic高速光纤接口组件 - Google Patents

基于asic高速光纤接口组件 Download PDF

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CN108039907A CN201711264685.0A CN201711264685A CN108039907A CN 108039907 A CN108039907 A CN 108039907A CN 201711264685 A CN201711264685 A CN 201711264685A CN 108039907 A CN108039907 A CN 108039907A
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唐降龙
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Abstract

本发明涉及一种基于光纤通讯的接口组件，更具体的说是基于ASIC高速光纤接口组件，包括接口复用模块、协议转换模块、信道复用/解复用模块、光接口模块，有更加简洁的接口形式、更好的冗余容错能力、更好的抗干扰能力、更低的功耗/性能比、更好的经济效益。接口复用模块连接着协议转换模块、协议转换模块连接着信道复用/解复用模块，信道复用/解复用模块连接着光接口模块、光接口模块连接着高速光收发模块。

Description

基于ASIC高速光纤接口组件
技术领域
本发明涉及一种基于光纤通讯的接口组件，更具体的说是基于ASIC高速光纤接口组件。
背景技术
随着航天工程技术的发展，未来航天器的电子学平台除了对数据传输的高带宽和高可靠性提出更高的要求以外，同时对一体化传输、提高星地接口带宽利用率、降低开发和制造成本、提高兼容性等提出了更高的要求。因此迫切需要一种支持高速数据传输接口和实时遥测遥控接口复用的高性能星上接口，并同时兼容以往多类型载荷接口，具备低成本复用和冗余容错能力。
传统航天器电子学平台的总线接口速率低、抗干扰能力弱，所配备的接口线缆还必须专门作穿舱布线设计，通常会加厚线缆的屏蔽层来增强抗干扰能力，这大大增加了线缆重量和测试难度。在已知的航天任务中，20Kg的综合电子学设备所配备的线缆重量最高可达10Kg，这对航天器严苛的重量和体积要求，都是极大的资源浪费。所以迫切需要采用高性能、高可靠的总线接口和轻量化、抗干扰的接口线缆来支撑未来的航天任务。
现有的航天器、卫星平台、载荷设备总线根据任务需求，呈现多类型、多速率、多协议的特点，具体有RS422、LVDS、CAN、MIL-STD-1553B、Spacewire、Ethernet、SerDes等接口。这些接口通常是根据不同的任务需求专门为任务设计数据格式、通信协议和容错方式，遥测遥控数据接口与载荷数据接口相互独立，面对未来的高速通信应用，存在以下问题：1接口设计冗繁：航天器平台设备存在多种类、多速率、多协议的通信接口，没有同一的标准，与具体任务需求紧耦合，过度依赖设计人员经验，造成接口设计冗繁，不仅在研制中增加了设计、测试成本，还引入了人为设计风险。2卫星信道利用率低：卫星信道十分宝贵，为了满足不同类型的业务，必须对信道进行人为划分才能达到不同的数据传输中互不干扰，互不占用；另一方面，为了防止数据出错所增加的纠错编码，又进一步的降低了信道带宽利用率。3存在重复性的设计和研制：由于航天器平台的不具备标准化，平台接口无论从硬件、软件的继承性设计还是生产研制流程中各个环节的测试，存在较多的重复性设计和研制工作，造成人力、物力成本的浪费和研制周期的增加。经过上述分析可以得出：根据我国现有航天器平台、卫星平台、载荷平台数据总线接口特点，结合国内外相关技术发展趋势，研制能够实现兼容现有总线接口，并实现遥测遥控、载荷数据等多种接口复用、信道复用的高速光纤接口芯片很有必要。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供基于ASIC高速光纤接口组件，有更加简洁的接口形式、更好的的冗余容错能力、更好的的抗干扰能力、更低的功耗/性能比、更好的经济效益。
为解决上述技术问题，本发明涉及一种基于光纤通讯的接口组件，更具体的说是基于ASIC高速光纤接口组件，包括接口复用模块、协议转换模块、信道复用/解复用模块、光接口模块，有更加简洁的接口形式、更好的的冗余容错能力、更好的的抗干扰能力、更低的功耗/性能比、更好的经济效益。
接口复用模块连接着协议转换模块、协议转换模块连接着信道复用/解复用模块，信道复用/解复用模块连接着光接口模块、光接口模块连接着高速光收发模块；接口复用模块通过配置接口适配载荷总线的接口形式、IO工作电压、数据方向来实现对载荷总线接口的物理兼容，载荷总线接口具有多种形式和多种速率，通过IO接口复用方式实现对RS422、LVDS、CAN、MIL-STD-1553B、SpaceWire、Ethernet、SerDes接口的适配；协议转换模块是实现光收发链路层数据的打包/解包处理，载荷数据总线的通信协议和数据格式通常与具体任务耦合，具有定制性，协议转换是将载荷总线数据协议和光通信协议之间实现双向转换，具体处理过程是接口上接收的全部数据打包传输，不改变数据内容本身，同理，数据包到达对端后，解包处理后发送给对应的接口；信道复用/解复用模块是实现高信道利用率和实现遥测遥控和载荷数据等不同总线共享信道，通过对信道带宽的预分配可以为遥测遥控数据和关键载荷数据提供实时信道，通过动态带宽分配方式可以实现不同总线数据高效共享信道，分配方式和各个总线带宽大小都是通过配置接口实现，分配策略最终会影响该总线接口的最大数据传输速率和最大传输时延；光收发通道是星载光纤接口芯片与光收发器的互连接口，通过信道纠错编码和链路冗余提高可靠性，光收发接口支持并行独立的多个接收通道和发送通道，单通道最高支持6.25Gbps。
作为本技术方案的进一步优化，本发明基于ASIC高速光纤接口组件所述的接口复用模块适配≤5Gbps的数据速率。
本发明基于ASIC高速光纤接口组件的有益效果为：
1、更加简洁的接口形式
从通信方式可以看出，没有单一的数据接口可以直接同时支持实时性要求较高的遥测遥控数据和带宽要求较大的载荷数据通信，星上光纤接口具有更简洁的接口形式，可以同时支持遥测遥控数据接口和数据接口，可以同时满足遥测遥控数据的实时性和数据的高带宽要求；
2、更好的冗余容错能力
现有的接口器件不具备冗余容错能力，而是将冗余容错功能交给应用层或依赖硬件冗余设计，空间应用的外部环境复杂，对接口的冗余容错能力提出了更高的要求，光纤接口具备多重冗余容错设计，从信道编码到链路冗余，为数据可靠传输提供保障；
3、更好的抗干扰能力
接口数据通过线缆传输到对端，传统的电传输过程容易受到电磁干扰和射频干扰，由于光信号传输原理和光纤介质特性，光传输方式具备更好的抗干扰能力；
4、更低的功耗/性能比
对于空间应用的低功耗需求，光纤接口芯片具备更低的功耗/性能比；
5、更好的经济效益
现有空间应用总线接口芯片主要集中在TI、Atmel、Honeywell等一批美国芯片厂商，由于受到宇航级高端芯片产品对华禁运限制，航天工程领域实际的进口宇航级产品采购渠道无法保障，不仅芯片成本价格居高不下，而且一方面在产品售后服务上得不到国外厂家的技术支持，另一方面芯片产品质量出现问题，我方利益也无法获得法律保护。
附图说明
下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。
图1为本发明基于ASIC高速光纤接口组件的功能模块图。
图2为本发明基于ASIC高速光纤接口组件的原理图。
具体实施方式
具体实施方式一：
下面结合图1、2说明本实施方式，本发明涉及一种基于光纤通讯的接口组件，更具体的说是基于ASIC高速光纤接口组件，包括接口复用模块、协议转换模块、信道复用/解复用模块、光接口模块，有更加简洁的接口形式、更好的的冗余容错能力、更好的的抗干扰能力、更低的功耗/性能比、更好的经济效益。
接口复用模块连接着协议转换模块、协议转换模块连接着信道复用/解复用模块，信道复用/解复用模块连接着光接口模块、光接口模块连接着高速光收发模块；接口复用模块通过配置接口适配载荷总线的接口形式、IO工作电压、数据方向来实现对载荷总线接口的物理兼容，载荷总线接口具有多种形式和多种速率，通过IO接口复用方式实现对RS422、LVDS、CAN、MIL-STD-1553B、SpaceWire、Ethernet、SerDes接口的适配；协议转换模块是实现光收发链路层数据的打包/解包处理，载荷数据总线的通信协议和数据格式通常与具体任务耦合，具有定制性，协议转换是将载荷总线数据协议和光通信协议之间实现双向转换，具体处理过程是接口上接收的全部数据打包传输，不改变数据内容本身，同理，数据包到达对端后，解包处理后发送给对应的接口；信道复用/解复用模块是实现高信道利用率和实现遥测遥控和载荷数据等不同总线共享信道，通过对信道带宽的预分配可以为遥测遥控数据和关键载荷数据提供实时信道，通过动态带宽分配方式可以实现不同总线数据高效共享信道，分配方式和各个总线带宽大小都是通过配置接口实现，分配策略最终会影响该总线接口的最大数据传输速率和最大传输时延；光收发通道是星载光纤接口芯片与光收发器的互连接口，通过信道纠错编码和链路冗余提高可靠性，光收发接口支持并行独立的多个接收通道和发送通道，单通道最高支持6.25Gbps。
具体实施方式二：
下面结合图1、2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述的接口复用模块适配≤5Gbps的数据速率。
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.基于ASIC高速光纤接口组件，包括接口复用模块、协议转换模块、信道复用/解复用模块、光接口模块，其特征在于：接口复用模块连接着协议转换模块、协议转换模块连接着信道复用/解复用模块，信道复用/解复用模块连接着光接口模块、光接口模块连接着高速光收发模块；接口复用模块通过配置接口适配载荷总线的接口形式、IO工作电压、数据方向来实现对载荷总线接口的物理兼容，载荷总线接口具有多种形式和多种速率，通过IO接口复用方式实现对RS422、LVDS、CAN、MIL-STD-1553B、Space Wire、Ethernet、SerDes接口的适配；协议转换模块是实现光收发链路层数据的打包/解包处理，载荷数据总线的通信协议和数据格式通常与具体任务耦合，具有定制性，协议转换是将载荷总线数据协议和光通信协议之间实现双向转换，具体处理过程是接口上接收的全部数据打包传输，不改变数据内容本身，同理，数据包到达对端后，解包处理后发送给对应的接口；信道复用/解复用模块是实现高信道利用率和实现遥测遥控和载荷数据等不同总线共享信道，通过对信道带宽的预分配可以为遥测遥控数据和关键载荷数据提供实时信道，通过动态带宽分配方式可以实现不同总线数据高效共享信道，分配方式和各个总线带宽大小都是通过配置接口实现，分配策略最终会影响该总线接口的最大数据传输速率和最大传输时延；光收发通道是星载光纤接口芯片与光收发器的互连接口，通过信道纠错编码和链路冗余提高可靠性，光收发接口支持并行独立的多个接收通道和发送通道，单通道最高支持6.25Gbps。
2.根据权利要求1所述的基于ASIC高速光纤接口组件，其特征在于：所述的接口复用模块适配≤5Gbps的数据速率。
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