[发明专利]一种基于光纤远距离传输的USB3.0HUB

说明书

技术领域

本发明涉及USB3.0通信领域，特别涉及多种USB3.0终端设备与计算机之间远距离通信的技术领域，具体是指一种基于光纤远距离传输的USB3.0 HUB。

本发明还涉及一种对USB3.0光纤发送端和USB3.0光纤接收端之间光纤通信的自动协商方法。

本发明还涉及一种对USB3.0光纤发送端和USB3.0光纤接收端进行数字诊断及USB3.0终端设备远程控制的方法。

背景技术

USB3.0对传输速度进行了大幅提升，它基于全双工数据传输协议，理论传输速率高达5Gbps(即625MB/秒)，实际数据传输速率也将高达3.2Gbps (即400MB/秒)，相比USB2.0时代有了将近10倍的提升，而现在最新的USB3.1 Gen2标准又将传输速率提升到了10Gbps，因此数据的传输距离遇到了前所未有的挑战。由于传输速率由以往的USB2.0标准规定的480Mbps提升到了5Gbps，因此使用传统的电缆一般不会超过3米，一些使用厂家使用中继放大芯片后，传输距离也只能达到最远15米的传输距离，但是由于采用电缆传输在使用过程中特别容易受到电磁干扰的影响，因此不适合在一些电磁干扰较大的工业生产流水线上使用，以及一些对电磁干扰敏感的设备（如军工设备）上使用；而目前随着工业4.0的兴起，许多USB3.0工业相机的传输距离会超过这个距离，甚至要达到几百米的距离，另外一些企业和单位出于安全考虑，往往需要将计算机主机集中管理，用户只能在远端使用USB3.0存储设备和USB3.0打印机，从而实现计算机主机与使用者的安全隔离，而计算机与终端之间往往也达到了上百米，并且数据在传输过程中不能有电磁泄漏而导致数据安全得不到保障。而我们采用光纤传输USB3.0信号即可以解决电磁干扰的问题，又可以解决传输距离的问题，此外现在虽然有一些可以实现USB3.0信号远距离传输的装置，但它们一般都是将终端设备的USB3.0数据通过USB3.0物理层芯片解析成其它的数据格式再重新编码转换成光纤来传输，另外一端将接收到的光信号转换成电信号，通过USB3.0物理层芯片转换成并行数据送到采集卡进行数据采集，它们都是针对一些特定的设备应用，无法实现其它USB3.0标准终端设备的接入，例如一种用来实现USB3.0工业相机远距离传输的装置是无法用来接入U盘、USB3.0移动硬盘或是打印机等其它USB3.0终端设备。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于光纤传输支持多种USB3.0终端设备与计算机之间远距离传输的USB3.0 HUB，不仅可以实现多种USB3.0终端设备与主机连接，而且可以通过数字诊断电路实现USB3.0光纤发送端和USB3.0光纤接收端进行数字诊断及USB3.0终端设备远程控制。

本发明所采用的技术方案 ：一种基于光纤远距离传输的USB3.0 HUB，包括一个USB3.0光纤发送端和一个USB3.0光纤接收端，两者之间通信的光纤通信可以通过自定义通信规则进行自动协商，在USB3.0光纤接收端的USB3.0 HUB可以同时连接四个超高速USB3.0终端外设；可以采用多模光纤、也可以采用单模光纤，可以采用双芯光纤，也可以采用单芯光纤，USB3.0光纤发送端和USB3.0光纤接收端都有一个可以热插拔的SFP+光模块，在使用过程中光模块灵活更换，而且光纤的长度可以根据实际需要进行布线。利用USB3.0接口的超速数据差分接口：SSTX+/-和SSRX+/-，实现USB3.0的超高速通信链接，传输距离可以达到300米到400米，本发明所采用技术方案传输的数据是原生的USB3.0数据格式，在USB3.0光纤通信过程中，为了保证兼容性和普遍适用性，不会将USB3.0主控制器、USB3.0 HUB主控芯片和USB3.0终端设备发送的原生USB3.0数据转换成其它格式并重新编解码再进行传输，只是将收到的USB3.0电信号进行电-光-电的转换，光纤传输设备不会在数据流中加入任何附加的数据，因此USB3.0信号使用光纤传输设备在传输过程中是透明的，所有符合USB3.0标准的超高速USB3.0终端外设都可以正常连接。

与此相应的，本发明另一个要解决的技术问题是提供一种对USB3.0光纤发送端和USB3.0光纤接收端之间光纤通信的自动协商方法。

与此相应的，本发明还有一个要解决的技术问题是提供一种对USB3.0光纤发送端和USB3.0光纤接收端进行数字诊断及USB3.0终端设备远程控制的方法。