[实用新型]一种基于光纤远距离传输的USB3.1HUB

说明书

技术领域

本实用新型涉及USB3.1通信领域，特别涉及多种超高速USB终端设备与计算机之间进行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USB3.1 HUB。

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10Gbps，因此使用传统的电缆一般不会超过1米，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。此外如4K超高清影音转换、超高清医疗显示设备、VR等设备，都对远距离传输、传输带宽提出了极高的要求，但是现在还没有一款符合USB3.1 Gen2标准的带宽可以达到10Gbps的光纤远距离传输USB3.1 HUB。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于光纤传输支持多种超高速USB终端设备与计算机之间进行远距离传输的USB3.1 HUB，不仅可以实现多种超高速USB终端设备与主机连接，而且可以通过数字诊断电路实现USB3.1光纤发送端和USB3.1光纤接收端进行数字诊断及超高速USB终端设备远程控制。

本实用新型所采用的技术方案 ：一种基于光纤远距离传输的USB3.1 HUB，符合最新的USB3.1 Gen2标准，通信速率可达10Gbps，并向下兼容USB3.0、USB3.1 Gen1标准，包括一个USB3.1光纤发送端和一个USB3.1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USB3.1光纤接收端的USB3.1 HUB可以同时连接四个超高速USB终端设备，可以支持USB Type-C端口输出；这里指的超高速USB终端设备可以是符合USB3.0、USB3.1 Gen1和USB3.1 Gen2的标准终端设备；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，USB3.1光纤发送端和USB3.1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USB3.1接口的超速数据差分接口：SSTX+/-和SSRX+/-，实现USB3.1的超高速通信链接，传输距离可以达到300米到400米，本实用新型所采用技术方案传输的数据是原生的USB3.1数据格式，在USB3.1光纤通信过程中，为了保证兼容性和普遍适用性，不会将USB3.1主控制器、USB3.1 HUB主控芯片和超高速USB终端设备发送的原生USB3.1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USB3.1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USB3.1信号使用光纤传输设备在传输过程中是透明的，所有符合USB3.1标准的超高速USB终端外设都可以正常连接。

按上述方案，所述USB3.1光纤发送端，包括USB3.1上行接口、USB3.1 HUB主控芯片、FLASH芯片、Rx_DET模拟负载、SFP+光模块、MCU控制单元、管理接口电路、LED指示电路、供电单元。

所述USB3.1上行接口，用来连接计算机主机的USB3.1主控制器。

优选地，所述USB3.1 HUB主控芯片为VL820，符合最新的USB3.1 Gen2标准，传输速率可以达到10Gbps，它可以支持USB Type-C端口输出，一方面用来接收USB3.1数据，另一方面用来解决在使用光纤传输过程中光纤接口重复插拔、SFP+光模块插拔、计算机开关机及重启等这些状态下终端设备无法连接上计算机主机的问题，此外还可以实现USB3.1信号中继放大的作用，USB3.1 HUB主控芯片的一个端口连接管理接口电路，实现USB2.0转换成RS-232接口，RS-232接口连接到MCU控制单元的一个RS-232串口，用来实现在计算机主机端对USB3.1光纤发送端及USB3.1光纤接收端的数字诊断管理。