[发明专利]光数据链路有效
申请号: | 200710301932.X | 申请日: | 2007-12-20 |
公开(公告)号: | CN101344872A | 公开(公告)日: | 2009-01-14 |
发明(设计)人: | 简·古斯塔夫·威尔森;吴塔春 | 申请(专利权)人: | JDS尤尼弗思公司 |
主分类号: | G06F13/38 | 分类号: | G06F13/38;G02B6/42;H04B10/12 |
代理公司: | 广州华进联合专利商标代理有限公司 | 代理人: | 郑小粤 |
地址: | 美国加利福尼亚*** | 国省代码: | 美国;US |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 数据链 | ||
相关申请的交叉引用
[1]本发明要求于2006年12月20日提交的名称为“Optically Powered USB Link”的美国专利申请号为60/871,101的优先权,在此通过参考将其合并入本发明中。
技术领域
[2]本发明一般涉及使用通用串行总线(USB)进行通信的计算机系统和设备,尤其涉及一种在其中光传输数据和功率的光纤USB链路。
背景技术
[3]用来执行多种任务的计算机控制设备的近来快速发展至少部分归因于诸如各种类型的串行总线接口这样的强大而便利的通信接口标准的发展。其中一些已经很方便地将远程电子动力估计并入了接口的通信功能中,从而无需额外能量来操作的外围设备能通过通信接口而不需要在设备区域中内嵌的或者独立电源来远程供电。现在,通用串行总线(USB)就是这样一种普遍存在的标准接口。
[4]USB是广泛用来便于将大范围同时可接入的外围设备与主机计算机系统连接的外围中心集线器串行总线。当主机操作时,总线允许大约127个外围设备来连接、配置、使用和分离。例如,USB打印机、扫描仪、数码照相机、存储设备、读卡器等等通过USB可与主计算机系统通信。USB基于的系统要求USB主机控制器存在在主机系统中,并且主机系统的操作系统(OS)支持USB和USB大存储等级设备。与将设备与计算机连接的其他方式相比,例如这些安装在计算机内部的平行端口、串行端口和用户卡,USB设备相对简单。如果USB设备是新设备,则OS自动探测USB设备,并且可以初始化与用户的会话,来查找用于USB设备的驱动器。如果已经安装了USB设备,则计算机激活USB设备。
[5]USB设备可与USB主机低速(LS)、全速(FS)或者快速(FS)地通信。USB规范版本1.1支持两种不同的传输数据速率:主要用于低速人机类型设备的每秒1.5M比特的低速(LS)率,例如键盘和鼠标,和用于大多数其设备的12Mb/s全速(FS)率。USB规范2.0增加了用于与高速设备通信的480Mbps的高速(HS)率。在http://www.usb.org/developers/docs有详细描述USB2.0协议的2000年4月27日USB规 范版本2.0,并且在此将其全部合并入本发明中。
[6]USB设备和USN主机之间的连接是典型地通过由4针USB连接器和USB线缆形成的四个有线接口来建立的,USB线缆包括四根电线:两根电线分别用于提供5Vdc电源信号和接地;和携带数据的双绞线,标有D+和D-,并且用于半双工差分信令来抵制较长线路上的电磁噪声效应,以使用反转不归零码(NRZI)编码机制的数字格式发送的数据。
[7]有利地,诸如鼠标、摄像机和/或其他设备这样的低功率设备能直接从USB连接获取他们的功率。诸如打印机和/或其他设备这样的高功率设备具有电源,并且典型地从USB连接获取最小功率。USB设备是热插拔的,是指可以随时插上和拔除。在任意给定的时间高达127种设备可与任意一个USB总线连接。在系统上电时,主计算机启动,查询连接到总线的所有USB设备,并且给每一个USB设备分配地址。这个过程称为枚举;当USB设备在操作时连接总线时,还枚举USB设备。主计算机确定USB设备采用的数据传送类型,例如中断模式、批传送模式或者同步模式。
[8]由于其有很多的优点和操作简单,USB协议现已经是计算机和不同种类外围设备之间的通信流行的协议了。现在已有能以数字格式提供功率和设备和计算机之间的全部数据传输的带有USB接口的各种传感器、变换器和近来的GPS设备和摄像机。这种普遍性导致接收USB协议作为外围通信的标准协议,以及繁荣了用于各种应用的数字数据传输。
[9]但是,涉及基于4线USB线缆的通信的传统的USB链路不能长于5米,因此对桌上型环境限制了可能的应用。这是部分由于当前USB规范对线缆延时的强加的严格的限制,单根线缆不能超过26ns。但是,还有另一个对传统USB线缆的最大长度的重要限制,即信号衰减,在传统的4线USB线缆中,随着信号频率快速的增加,典型地从在10MHz大约0.7dB/m到400MHz的5.8dB/m。这种信号衰减使得在超过5-10米的线缆上以全速和尤其是高数据传输速率传输变得很困难甚至不可能。
[10]传统的基于铜线的链路的USB其他限制是对高磁、电压和RF域的潜在磁化,该潜在磁化将引起USB数据传输的错误。而且,传统的基于铜线的USB线缆本身是电磁接口(EMI)的来源,并且因此他们的使用能导致EMI敏感环境中的意想不到的问题。
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