ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ПО МНОГОКАНАЛЬНОМУ ОПТОВОЛОКОННОМУ СОЕДИНЕНИЮ

Заявленное техническое решение относится к средствам передачи данных, а именно к многоканальным оптоволоконным соединениям.
Из предшествующего уровня техники известен активный оптический кабель (АОК), включающий в себя, с каждой стороны электрический и оптический коннекторы. Между ними располагаются несколько оптических волокон, обеспечивающих связь внутри оптического кабеля. Связь может осуществляться, как в одном, так и в двух направлениях. Когда электрический сигнал поступает на соответствующие выводы электрического коннектора (через электрический порт), он преобразовывается драйвером лазера и электронно-оптическим преобразователем в оптический сигнал. Оптический сигнал передается по оптоволокну к оптико-электронному преобразователю, где преобразуется в соответствующий электрический сигнал. Полученный электрический сигнал поступает на соответствующий вывод электрического коннектора и далее в электрический порт. Особенностью данного устройства является необходимость выполнения при монтаже процедуры высокоточной юстировки оптических волокон относительно оптических коннекторов. Снижение точности юстировки в процессе эксплуатации устройства может привести к неисправности устройства в целом. В АОК не предусмотрено процедур автоматического обнаружения неисправности устройства и его самовосстановления, что позволяет говорить о низком уровне надежности таких устройств. US 006132105A, 17.10.2000.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство для осуществления самовосстанавливающегося соединения многоконтактных приборов или микросхем, содержащее прибор-источник сигналов, соединенный с прибором-получателем сигналов множеством каналов связи через электронный коммутатор каналов связи, управляемый микропроцессором, где множество каналов связи содержит передатчики сигнала, приемники сигнала, пучок проводников сигнала, причем передатчики, приемники, входящие и выходящие концы пучка проводников объединены в матрицы, матрица входящих концов пучка проводников соединена с матрицей передатчиков, а матрица выходящих концов пучка проводников соединена с матрицей приемников сигнала, отличающееся тем, что содержит систему распознавания и запоминания образующихся каналов связи, содержащую, в свою очередь, микропроцессор с блоком памяти, коммутатор матрицы передатчиков, соединенный с матрицей передатчиков сигнала, систему формирования тестовых сигналов каналов связи, причем элементы соединяемых матриц устройства расположены так, чтобы их активные поверхности (соединяемые с элементами других матриц) образовывали плоскую или иной формы гладкую или структурированную активную поверхность матрицы (поверхность, соединяемую с поверхностью другой матрицы), а взаимное расположение самих элементов в матрицах пучка проводников произведено (выполнено) без соблюдения однозначно определенного пространственного порядка и (или) без точного соблюдения геометрических характеристик их взаимного расположения в матрице, или хаотически, или «как получится» или, исходя из других соображений, при этом матрицы передатчиков (выводы) и приемников (вводы) соединены с соответствующими им матрицами пучка проводников без точного соблюдения их одинакового взаимного расположения, так, чтобы совпадали только зоны (области) расположения элементов матриц, так, чтобы каждый передатчик матрицы передатчиков был соединен не менее чем с одним проводником в матрице входящих концов пучка проводников, а каждый проводник в матрице выходящих концов пучка проводников, был соединен не менее чем с одним приемником в матрице приемников. RU 2270493, 20.02.2006.
Технический результат заключается в повышение надежности соединения и упрощение конструкции за счет отказа от использования микропроцессора и исключения служебных электрических линий обратной связи.
Технический результат достигается тем что, в программно-аппаратном комплексе передачи данных по многоканальному оптоволоконному соединению, включающем два персональных компьютера с необходимым программным обеспечением, два коммутатора каналов связи и микропроцессор, управляющий коммутаторами через электрические линии связи, два вспомогательных модуля, обеспечивающих взаимодействие между персональными компьютерами и коммутаторами, два комплекта матриц лазеров и матриц фотодиодов, управляемых соответствующими драйверами, а также оптошину для обеспечения связи между компонентами приемника и передатчика в качестве средства коммутации каналов используются две программируемые логические интегральные схемы, реализующие функции установки и самовосстановления соединения.
Схема программно-аппаратного комплекса представлена на фиг.1. Особенностью заявленного устройства является использование в качестве средства коммутации двух программируемых логических интегральных схем (ПЛИС-1 и ПЛИС-2, модули 5 и 6). Задача модуля 5 - обеспечение взаимодействия между программируемыми логическими интегральными схемами и персональными компьютерами (ПК-1 и ПК-2), задача модуля 6 - коммутация и самовосстановление соединения. Каждый персональный компьютер имеет следующее программное обеспечение: приложение верхнего уровня 1, DLL-библиотеки 2 и драйвера устройств 3. Матрицы лазеров 8 и матрицы фотодиодов 9 управляются драйверами 7 и 10. Связь осуществляется по нескольким оптическим волокнам - оптишине 12. В качестве шины передачи данных 4 между ПК и ПЛИС может быть использована шина PCI Express (PCIe). Связь между ПЛИС и матрицами лазеров и фотодиодов осуществляется по электрическим проводам 11.
Принцип работы устройства представлен на фиг.2. На входы лазерной матрицы 3 (источника информации) подают электрические импульсы от управляющей микросхемы источника, которые модулируют излучение лазеров 1. Это излучение по оптошине поступает к матрице фотодиодов 10, расположенной на стороне приемника информации, и активирует часть фотодиодов 7 и 9. Активированные фотодиоды генерируют поток электрических импульсов к управляющей микросхеме приемника.
При соединении оптошину подключают к матрицам передатчика и приемника достаточно произвольно, совмещая лишь оптические области матриц и оптошины путем установки концов оптошины в оптические разъемы микросхем приемника и передатчика. Поэтому, зная только множество активированных фотодиодов матрицы-приемника, невозможно определить, каким из лазеров был испущен активировавший эти фотодиоды сигнал. Один из основных принципов работы устройства заключается в том, чтобы до начала передачи данных установить соответствие между каждым лазером и активируемыми этим лазером фотодиодами. Соответствующая процедура коммутации должна быть реализована в протоколе канального уровня. В ходе коммутации определяются каналы для передачи данных, т.е. устанавливается соответствие между лазером и множеством активируемых им фотодиодов.
Процедура коммутации каналов производится однократно до начала передачи данных и никак не влияет на скорость передачи в дальнейшем. При нарушении связи (частичном повреждении части оптических волокон или смещении оптошины относительно матриц приемника и передатчика) необходимо оперативно обнаружить это нарушение и провести повторную процедуру коммутации каналов. При этом количество каналов может сократиться, т.е. уменьшится пропускная способность соединения, но связь будет восстановлена.