一种双路USB光通讯系统的制作方法

一种双路usb光通讯系统
技术领域
1.本实用新型涉及usb通讯技术领域，特别涉及一种双路usb光通讯系统。


背景技术：

2.usb3.0被认为是superspeedusb，为那些与pc或音频/高频设备相连接的各种设备提供了一个标准接口。但usb3.0是个硬件设备，计算机内只有安装usb3.0相关的硬件设备后才可以使用usb3.0相关的功能。从键盘到高吞吐量磁盘驱动器，各种器件都能够采用这种低成本接口进行平稳运行的即插即用连接，用户基本不用花太多心思在上面。新usb3.0与usb2.0具有兼容性，同时在传输带宽、电源管理、功率效率、数据处理及器件识别方面得到了提高。
3.例如，一个采用usb3.0的闪存驱动器可以在15秒钟将1gb的数据转移到一个主机，而usb2.0则需要43秒。
4.受到消费类电子器件不断增加地分辨率和存储性能需求的推动，希望通过宽带互联网连接能够实现更宽的媒体应用，因此，用户需要更快速的传输性能，以简化下载、存储以及对于多媒体的大量内容的共享。usb3.0在为消费者提供其所需的简易连接性方面起到了至关重要的作用。
5.当用于消费类器件时，usb3.0将解决usb2.0无法识别无电池器件的问题。主机能够通过usb3.0缓慢降低电流，从而识别这些器件，如电池已经坏掉的手机。
6.现有的usb3.0接口传输距离过短，并且在采用激光进行通讯时，兼容性较差，影响了大型设备的应用。


技术实现要素：

7.现有的usb3.0接口传输距离过短，并且在采用激光进行通讯时，兼容性较差，影响了大型设备的应用。
8.针对上述问题，提出一种双路usb光通讯系统，通过将上行第一接口装置与上位机分别进行usb3.0和usb2.0接口连接，在下行第二接口装置与hub单元分别进行usb3.0和usb2.0接口连接，大大提高了通讯系统的兼容性，采用单模光纤连接第一接口装置、第二接口装置，对于采用usb3.0接口信号进行同步方式传输时，可以将传输距离能提高到100m，对于采用usb2.0接口信号进行同步方式传输时，可以将实时传输距离能提高到6km，非实时传输距离提高到10km，大大提高了传输距离。
9.一种双路usb光通讯系统，包括：
10.上位机；
11.第一usb接口；
12.第二usb接口；
13.第一接口装置；
14.单模光纤；
15.第二接口装置；
16.所述第一usb接口、第二usb接口设置在上位机上，并通过标准线缆与所述第一接口装置连接，所述第一接口装置通过所述单模光纤与所述第二接口装置连接；
17.所述第一接口装置用于将接收的第二波长激光信号/第四波长激光信号转换为上位机usb接口电信号，或者将上位机usb信号转换为第一波长激光信号/第三波长激光信号；
18.所述第二接口装置用于将接收的第一波长激光信号、第三波长激光信号转换为hub电信号，或者将hub电信号转换为第二波长激光信号、第四波长激光信号；
19.其中，所述第一波长激光信号、第二波长激光信号通过第一usb接口与上位机通讯，所述第三波长激光信号、第四波长激光信号第二usb接口与上位机通讯。
20.结合本实用新型所述的双路usb光通讯系统，第一种可能的实施方式中，所述第一接口装置包括：
21.第一mcu；
22.第一usb均衡器；
23.第一激光通讯单元；
24.第一usb信号转换器；
25.第二激光通讯单元；
26.第一波分复用器；
27.所述第一usb均衡器分别与第一mcu、第一激光通讯单元连接，所述第一激光通讯单元还与所述第一mcu、第一波分复用器连接；
28.所述第一usb信号转换器分别与第一mcu、第二激光通讯单元连接，所述第二激光通讯单元还与所述第一mcu、第一波分复用器连接；
29.所述第一mcu用于：
30.对各个模块的信号传输进行控制，对第一usb接口、第二usb接口进行检测、以确定接口类型，对第二波长激光信号、第四波长激光信号进行检测，以获取通信数据；
31.所述第一激光通讯单元用于：
32.将第一usb接口信号转换为可以在单模光纤输出的第一波长激光信号，或者将输入的第二波长激光信号转换为第一usb接口信号；
33.所述第二激光通讯单元用于：
34.将第二usb接口信号转换为可以在单模光纤输出的第三波长激光信号，或者将输入的第四波长激光信号转换为第二usb接口信号。
35.结合第一种可能的实施方式，第二种可能的实施方式中，所述第一mcu包括：
36.检测单元；
37.第一驱动单元；
38.第一监控单元；
39.所述检测单元用于在通讯时检测所述第一usb接口、第二usb接口类型；
40.所述第一驱动单元用于向所述第一usb均衡器、第一usb信号转换器发送使能信号，以驱动所述第一usb均衡器、第一usb信号转换器工作；
41.所述第一监控单元用于通过los信号监控所述第二波长激光信号、第四波长激光信号信息数据。
42.结合第二种可能的实施方式，第三种可能的实施方式中，所述第一激光通讯单元、第二激光通讯单元分别包括：
43.激光驱动器；
44.限制放大器；
45.双向激光器；
46.所述第一usb均衡器分别与所述第一mcu、激光驱动器、限制放单器连接，所述激光驱动器、所述限制放大器还分别与双向激光器连接；
47.所述第一usb信号转换器分别与所述第一mcu、激光驱动器、限制放单器连接，所述激光驱动器、所述限制放大器还分别与双向激光器连接。
48.结合本实用新型所述的双路usb光通讯系统，第四种可能的实施方式中，所述第二接口装置包括：
49.第二mcu；
50.第二usb均衡器；
51.第三激光通讯单元；
52.第二usb信号转换器；
53.第四激光通讯单元；
54.第二波分复用器；
55.hub单元；
56.所述第二usb均衡器分别与第二mcu、第三激光通讯单元及hub单元连接，所述第三激光通讯单元还与所述第二mcu、第二波分复用器连接；
57.所述第二usb信号转换器分别与第二mcu、第四激光通讯单元及hub单元连接，所述第四激光通讯单元还与所述第二mcu、第二波分复用器连接；
58.所述第二mcu用于：
59.对各个模块的信号传输进行控制，对第一波长激光信号、第三波长激光信号进行检测，以获取通信数据；
60.所述第三激光通讯单元用于：
61.将从所述hub单元传输过来的第一usb接口信号转换为可以在单模光纤输出的第二波长激光信号，或者将输入的第一波长激光信号转换为第一usb接口信号并传输到所述hub单元；
62.所述第四激光通讯单元用于：
63.将所述hub单元传输过来的第二usb接口信号转换为可以在单模光纤输出的第四波长激光信号，或者将输入的第三波长激光信号转换为第二usb接口信号并传输到所述hub单元。
64.结合第四种可能的实施方式，第五种可能的实施方式中，所述第二mcu包括：第二驱动单元；
65.第二监控单元；所述第二驱动单元用于向所述第二usb均衡器、第二usb信号转换器发送使能信号，以驱动所述第二usb均衡器、第二usb信号转换器工作；
66.所述第二监控单元用于通过los信号监控所述第一波长激光信号、第三波长激光信号信息数据。
67.结合本实用新型所述的双路usb光通讯系统，第六种可能的实施方式中，所述第一波长激光信号波长/第二波长激光信号为1270nm/1330nm，所述第三波长激光信号波长/第四波长激光信号为1490nm/1550nm。
68.结合本实用新型所述的双路usb光通讯系统，第七种可能的实施方式中，所述第一接口装置传输速率为10gbps，所述第二接口装置传输速率为1.25gbps。
69.结合本实用新型所述的远距离光通讯系统，第八种可能的实施方式中，所述第一接口装置、第二接口装置还分别包括：
70.提示单元；
71.所述提示单元包括电源指示led及link指示led。
72.结合本实用新型所述的远距离光通讯系统，第八种可能的实施方式中，所述第一usb接口为usb3.0接口、所述第二usb接口为usb2.0接口。
73.实施本实用新型所述的双路usb光通讯系统，通过将上行第一接口装置与上位机分别进行usb3.0和usb2.0接口连接，在下行第二接口装置与hub单元分别进行usb3.0和usb2.0接口连接，大大提高了通讯系统的兼容性，采用单模光纤连接第一接口装置、第二接口装置，对于采用usb3.0接口信号进行同步方式传输时，可以将传输距离能提高到100m，对于采用usb2.0接口信号进行同步方式传输时，可以将实时传输距离能提高到6km，非实时传输距离提高到10km，大大提高了传输距离。
附图说明
74.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
75.图1是本实用新型中双路usb光通讯系统模块逻辑连接示意图；
76.图2是本实用新型中第一接口装置实施例模块逻辑连接示意图；
77.图3是本实用新型中第一激光通讯单元模块逻辑连接示意图；
78.图4是本实用新型中第二激光通讯单元模块逻辑连接示意图；
79.图5是本实用新型中第二接口装置模块逻辑连接示意图；
80.图6是本实用新型中第一接口装置接口及提示单元实施例结构示意图；
81.图7是本实用新型中第二接口装置接口及提示单元实施例结构示意图；
82.附图中各数字所指代的部位名称为：100——第一接口装置、111——第一usb接口、112——第一usb均衡器、113——第一激光通讯单元、120——第一mcu、131——第二usb接口、132——第一usb信号转换器、133——第二激光通讯单元、140——单模光纤、200——第二接口装置、211——第三激光通讯单元、212——第二usb均衡器、220——第二mcu、231——第四激光通讯单元、232——第二usb信号转换器、240——hub单元、300——单模光纤、400——上位机、410——第一usb接口信号、420——第二usb接口信号。
具体实施方式
83.下面将结合实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描
述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
84.现有的usb3.0接口传输距离过短，并且在采用激光进行通讯时，兼容性较差，影响了大型设备的应用。
85.针对上述问题，提出一种双路usb光通讯系统。
86.一种双路usb光通讯系统，如图1，图1是本实用新型中双路usb光通讯系统模块逻辑连接示意图，包括上位机400、第一usb接口111、第二usb接口131、第一接口装置100、单模光纤300及第二接口装置200；第一usb接口111、第二usb接口131设置在上位机400上，并通过标准线缆与第一接口装置100连接，第一接口装置100通过单模光纤300与第二接口装置200连接；第一接口装置100用于将接收的第二波长激光信号、第四波长激光信号转换为上位机400接口电信号，或者将上位机400输出电信号转换为第一波长激光信号、第三波长激光信号；第二接口装置200用于将接收的第一波长激光信号、第三波长激光信号转换为hub电信号，或者将hub电信号转换为第二波长激光信号、第四波长激光信号；其中，第一波长激光信号、第二波长激光信号通过第一usb接口111与上位机400通讯，第三波长激光信号、第四波长激光信号第二usb接口131与上位机400通讯。
87.通过将上行第一接口装置100与上位机400分别进行usb3.0和usb2.0接口连接，在下行第二接口装置200与hub单元240分别进行usb3.0和usb2.0接口连接，大大提高了通讯系统的兼容性。
88.在一个优选实施方式中，如图2，图2是本实用新型中第一接口装置100实施例模块逻辑连接示意图，第一接口装置100包括第一mcu120、第一usb均衡器112、第一激光通讯单元113、第一usb信号转换器132、第二激光通讯单元133及第一波分复用器；第一usb均衡器112分别与第一mcu120、第一激光通讯单元113连接，第一激光通讯单元113还与第一mcu120、第一波分复用器连接；第一usb信号转换器132分别与第一mcu120、第二激光通讯单元133连接，第二激光通讯单元133还与第一mcu120、第一波分复用器连接；第一mcu120用于对各个模块的信号传输进行控制，对第一usb接口111、第二usb接口131进行检测、以确定接口类型，对第二波长激光信号、第四波长激光信号进行检测，以获取通信数据。第一激光通讯单元113用于将第一usb接口信号410转换为可以在单模光纤300输出的第一波长激光信号，或者将输入的第二波长激光信号转换为第一usb接口信号410；第二激光通讯单元133用于将第二usb接口信号420转换为可以在单模光纤300输出的第三波长激光信号，或者将输入的第四波长激光信号转换为第二usb接口信号420。
89.在一个优选实施方式中，第一mcu120包括检测单元、第一驱动单元及第一监控单元；检测单元用于在通讯时检测第一usb接口111、第二usb接口131类型；第一驱动单元用于向第一usb均衡器112、第一usb信号转换器132发送使能信号，以驱动第一usb均衡器112、第一usb信号转换器132工作；第一监控单元用于通过los信号监控第二波长激光信号、第四波长激光信号信息数据。
90.在一个优选实施方式中，如图3和4，图3是本实用新型中第一激光通讯单元113模块逻辑连接示意图、图4是本实用新型中第二激光通讯单元133模块逻辑连接示意图，第一激光通讯单元113、第二激光通讯单元133包括激光驱动器、限制放大器及双向激光器；第一
usb均衡器112分别与第一mcu120、激光驱动器、限制放单器连接，激光驱动器、限制放大器还分别与双向激光器连接；第一usb信号转换器132分别与第一mcu120、激光驱动器、限制放单器连接，激光驱动器、限制放大器还分别与双向激光器连接。
91.优选地，如图6，图6是本实用新型中第一接口装置100接口及提示单元实施例结构示意图，上行第一接口装置100带有usb3.0的type-b母座，lc接口的光纤接口，和一个12v带螺纹5.5-2.1mmdc插座。第一接口装置100还设置有提示单元，提示单元包括电源指示led及link指示led。也可以包括三个led指示灯，第一个为红色电源指示灯，第二个为蓝色usb指示灯,第三个为蓝色link指示灯。通过usb3.0type-b标准线缆直接接入上位机400，由外接电源提供12v电源给第一接口装置100产品供电，此时电源指示led会亮。使用lc接口的单模光纤300与下行口产品连接，当接收到下行口发送的光信号时，link指示led会亮，并且会给上位机400信号，让上位机400通过光信号对下行第二接口装置200的usb设备进行识别和使用，当传输usb2.0信号时候，usb指示灯会亮起来。
92.优选地，usb上行第一接口装置100产品通过外接电源12v接口供电，但是需要上位机400的usb信号中的5v电压作为使能信号，当上位机400的usb信号接入，其从休眠模式中唤醒，第一mcu120开始工作，检测单元首先是来判断usb接口类型，当usb接入是第一usb接口111usb3.0接口时候，第一mcu120中的第一驱动单元就会让usb3.0均衡器使能工作，让usb3.0信号进入第一激光通讯单元113的光链路上，同时等待30s后缓启动usb2.0的光链路，让usb3.0信号早于usb2.0信号完成握手。当检测到是第二usb接口131usb2.0接口时候，关闭第一usb接口111usb3.0均衡器和第一激光通讯单元113光链路，第一usb信号转换器132把第二usb接口131usb2.0信号转换成的sgmii信号进入第二usb接口131usb2.0的第三激光通讯单元211光链路上。
93.此外第一mcu120种的第一监控单元还通过los信号来监控第二波长激光信号1330nm波段/第四波长激光信号1550nm波段的光信号内容，检测是否有数据内容。当检测到有第二波长激光信号1330nm波段第四波长激光信号1550nm波段的光信息有内容的时候，会给上位机400usb口一个在位信息，让上位机400进行usb接口通信，与此同时第一激光通讯单元113也对上位机400的第一usb接口信号410usb3.0信/第二usb接口131usb2.0接口信号转换为第一波长激光信号1270nm波段光信号/第三波长激光信号1490nm波段，通过单模光纤300通信到下行口，并且一直将接收第二波长激光信号1330nm波段/第四波长激光信号1550nm波段的光信号转换成第一usb接口信号410usb3.0信号/第二usb接口131usb2.0接口信号给上位机400。当光信号中断时候，第一mcu120会给取消给上位机400在位信息，让上位机400一直处于等待状态，同时第一mcu120也进入等待新的光信号状态中。
94.在一个优选实施方式中，如图5，图5是本实用新型中第二接口装置200模块逻辑连接示意图，第二接口装置200包括第二mcu220、第二usb均衡器212、第三激光通讯单元211、第二usb信号转换器232、第四激光通讯单元231、第二波分复用器及hub单元240；第二usb均衡器212分别与第二mcu220、第三激光通讯单元211及hub单元240连接，第三激光通讯单元211还与第二mcu220、第二波分复用器连接；第二usb信号转换器232分别与第二mcu220、第四激光通讯单元231及hub单元240连接，第四激光通讯单元231还与第二mcu220、第二波分复用器连接；第二mcu220用于对各个模块的信号传输进行控制，对第一波长激光信号、第三波长激光信号进行检测，以获取通信数据；
95.第三激光通讯单元211用于将从hub单元240传输过来的第一usb接口信号410转换为可以在单模光纤300输出的第二波长激光信号，或者将输入的第一波长激光信号转换为第一usb接口信号410并传输到hub单元240；
96.第四激光通讯单元231用于将hub单元240传输过来的第二usb接口信号420转换为可以在单模光纤300输出的第四波长激光信号，或者将输入的第三波长激光信号转换为第二usb接口信号420并传输到hub单元240。
97.采用单模光纤300连接第一接口装置100、第二接口装置200，对于采用usb3.0接口信号进行同步方式传输时，可以将传输距离能提高到100m，对于采用usb2.0接口信号进行同步方式传输时，可以将实时传输距离能提高到6km，非实时传输距离提高到10km，大大提高了传输距离。
98.在一个优选实施方式中，第二mcu220包括第二驱动单元及第二监控单元；第二驱动单元用于向第二usb均衡器212、第二usb信号转换器232发送使能信号，以驱动第二usb均衡器212、第二usb信号转换器232工作；第二监控单元用于通过los信号监控第一波长激光信号、第三波长激光信号信息数据。
99.在一个实施方式中，第三激光通讯单元211/第四激光通讯单元231分别与第一激光通讯单元113/第二激光通讯单元133的电路结构相同，激光信号传输方向相反。
100.优选地，如图7，图7是本实用新型中第二接口装置200接口及提示单元实施例结构示意图，本系统的usb下行第二接口装置200带有4个标准usb3.0的type-a标准母座，一个标准的sfp光模块，sfp光模块包括第三激光通讯单元211和第四激光通讯单元231，和一个12v带螺纹5.5-2.1mmdc插座。第二接口装置200还包括提示单元，提示单元包括电源指示led及link指示led，在一个实施方式中，提示单元也可以实施为面板上的六个led指示灯，对着面板从左到右为，红色电源指示灯，4个为对应usb接口指示灯，蓝色link指示灯。通过配备的12v电源给第二接口装置200产品供电，当通电时，红色电源指示灯会亮。通过lc接口的单模光纤300接入lc口中，当接收到上行口第二接口装置200的光信号时候，link灯会亮。当配备的4个usb口有设备时，对应的usb接口指示灯会亮。此时上位机400就能识别usb设备，传输信号给上位机400，此时实现usb3.0和usb2.0信号光通讯。
101.优选地，第二接口装置200下行口产品是使用12v电源供电，内部第二mcu220中的会检测los信号来判断是否有第一波长激光信号1270nm光信号，当检测出有1270nm光信号时候，会驱动内部的hub装置和12v转5v的装置进行工作，给后端的usb设备供电，并转换第一波长激光信号1270nm的第一usb接口信号410usb3.0数据给hub单元240芯片，让上位机400和hub芯片进行通信，把给上位机400的信息通过1330nm光传输给上位机400。当上位机400识别到hub芯片后，就能读取和操作挂在hub芯片后端上的usb设备，实现usb3.0通过光信号远距离通信，解决usb3.0传输距离短的问题。第二mcu220也会对第三波长激光信号1490nm进行检测los信号来判断是否有第二usb接口131usb2.0的信号进入，当检测出有第三波长激光信号1490nm光信号时候，就会进行电源管理和usb2.0信号进行转换，实现usb2.0光信号远距离通信。当光信号中断时候los信号会变高，第二mcu220会停止hub单元240芯片工作和关闭下行口第二接口装置200的usb设备的电源，进入等待新的光信号状态中。
102.其中usb下行口产品中，其展示的功能中usb2.0信号与usb3.0信号分别通过不同
波段1270nm/1330nm、1490nm/1550nm光信号进行传输。此装置能够同时传输usb3.0的信号和usb2.0信号，不需要额外驱动或者信号转换实现usb信号远距离传输，提高不同系统的兼容性，能够在比较冷门的系统，例如linux和macos系统使用usb3.0和usb2.0信号进行远距离传输。
103.在一个优选实施方式中，第一波长激光信号波长/第二波长激光信号为1270nm/1330nm，第三波长激光信号波长/第四波长激光信号为1490nm/1550nm。
104.在一个优选实施方式中，第一接口装置100传输速率为10gbps，第二接口装置200传输速率为1.25gbps。对于usb3.0的要求速率为5gbps，usb2.0的要求速率为480mbps，本技术中的双路光通讯系统的规格能完全满足usb3.0和usb2.0的传输要求。
105.优选地，第一usb接口111为usb3.0接口、第二usb接口131为usb2.0接口。
106.实施本实用新型所述的双路usb光通讯系统，通过将上行第一接口装置100与上位机400分别进行usb3.0和usb2.0接口连接，在下行第二接口装置200与hub单元240分别进行usb3.0和usb2.0接口连接，大大提高了通讯系统的兼容性，采用单模光纤300连接第一接口装置100、第二接口装置200，对于采用usb3.0接口信号进行同步方式传输时，可以将传输距离能提高到100m，对于采用usb2.0接口信号进行同步方式传输时，可以将实时传输距离能提高到6km，非实时传输距离提高到10km，大大提高了传输距离。
107.以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。