CN102204124A

CN102204124A - 具有共享光学接口的光学广播总线

Info

Publication number: CN102204124A
Application number: CN2008801317952A
Authority: CN
Inventors: M.R.T.谭; J.斯特拉茨尼基; P.K.罗森伯格
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Enterprise Development LP
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2028-10-31
Also published as: CN102204124B; US20110211843A1; KR101485218B1; KR20110091697A; JP2012507924A; EP2351261B1; EP2351261A1; WO2010050915A1; EP2351261A4; US8687961B2; JP5231651B2

Abstract

本发明的各种实施例针对被配置有用于光学信号的扇入和扇出的共享光学接口的广播总线。在一个方面中，光学广播总线（100，200，300）包括多个光学接口（121-123，210，212，216，218，301-303）、光学耦合到所述多个光学接口的扇入总线（102，202）以及光学耦合到所述多个光学接口的扇出总线（104，204）。每个光学接口被配置为将由所述至少一个节点产生的电信号转换成光学信号，所述光学信号被扇入总线接收并引导到扇出总线，并被扇出总线广播到所述多个光学接口。每个光学接口还将光学信号转换成被发送到电耦合的至少一个节点以供处理的电信号。

Description

具有共享光学接口的光学广播总线

技术领域

本发明的实施例涉及计算机总线，以及尤其涉及光学广播总线。

背景技术

典型的电子广播总线包括互连节点的信号线集合。节点可以是处理器、存储器控制器、刀片系统的服务器刀片、多核处理单元内的核、电路板、外部网络连接。广播总线允许节点向计算系统的节点广播消息，该消息诸如指令、地址和数据。与总线电通信的任何节点可以接收从其他节点发送的消息。但是，电子广播总线的性能和可扩展性受到带宽、等待时间以及功耗的问题的限制。随着更多节点被添加到系统，更可能发生影响带宽的行为以及对更长的互连的需要，而这增大等待时间。带宽和等待时间二者利用更多资源得以满足，这导致功率的增加。特别地，电子广播总线易于相对较大且消耗相对大量的功率，并且在一些情况下扩展对于性能是有害的。

因此，期望表现出低等待时间和高带宽的可扩展广播总线。

发明内容

本发明的各个实施例针对配置有用于光学信号的扇入和扇出的共享光学接口的光学广播总线。在一方面中，光学广播总线包括：多个光学接口，光学耦合到所述多个光学接口的扇入总线，以及光学耦合到所述多个光学接口的扇出总线。每个光学接口被配置为将由至少一个节点产生的电信号转换成光学信号，该光学信号被扇入总线接收并引导到扇出总线，并被扇出总线广播到所述多个光学接口。每个光学接口还将光学信号转换成电信号，该电信号被发送到电耦合的至少一个节点以供处理。

附图说明

图1示出根据本发明的实施例配置的第一光学广播总线的示意性图示。

图2示出根据本发明的实施例配置的第二光学广播总线的示意性图示。

图3示出根据本发明的实施例配置的第三光学广播总线的示意性图示。

图4示出六节点系统的示例，其中，每个节点配置有接收器和发射器。

图5示出根据本发明的实施例配置的第一发射器的示意性图示。

图6示出根据本发明的实施例配置的第二发射器的示意性图示。

图7A-7B示出根据本发明的实施例配置的多节点发射器。

图8示出根据本发明的实施例配置的第一接收器的示意性图示。

图9示出根据本发明的实施例配置的第二接收器的示意性图示。

图10A-10B示出根据本发明的实施例配置的多节点接收器。

具体实施方式

本发明的各个实施例针对配置有用于光学信号的扇入和扇出的共享光学接口的光学广播总线。每个光学接口被电耦合到多个节点。当节点被允许广播信息时，该节点将该信息编码在电信号中，并将该电信号发送到电耦合的光学接口。该光学接口接收电信号并将该电信号转换成光学信号，该光学信号被分发到所有的光学接口。每个光学接口将光学信号转换成电信号，并将该电信号发送到电耦合的节点。电信号可以以相对高和低的电压或电流幅值来编码信息，其中，离散时间域中的相对高的幅值可以表示比特“0”，而离散时间域中的相对低的幅值或无幅值可以表示比特“1”。同样地，光学信号可以以相对高和低的电磁辐射幅值来编码信息，其中，离散时间域中的相对高的幅值可以表示比特“0”，而离散时间中的相对低的幅值或无幅值可以表示比特“1”。

具有光学接口的广播总线

图1示出根据本发明的实施例配置的示例性光学广播总线100的示意性图示。总线100包括扇入总线102、扇出总线104和主机控制装置106。扇入总线102包括反射镜108和110以及两个光学分接头111－112。扇出总线104包括反射镜114和116以及两个光学分接头118-119。如图1中所示，总线100还包括三个光学接口121－123。每个光学接口被设置在两个节点之间，并包括用Tx标识的发射器以及用Rx标识的接收器。六个节点被标记为0到5。这些节点可以是处理器、存储器、存储器控制器、刀片系统的服务器刀片、多核处理单元集群、电路板、外部网络连接或任何其他数据处理、存储或发射装置的任意组合。每个光学接口的发射器Tx和接收器Rx被电耦合到相邻节点。虚线方向箭头表示发射器/接收器与邻居节点之间的电信号的路径。例如，光学接口121被设置在节点0与1之间，并包括发射器Tx 124和接收器Rx 126。发射器Tx将由节点0和1产生的电信号转换成光学信号，该光学信号经由扇入总线102被发送到主机控制装置106。另一方面，接收器Rx 126将由主机控制装置106广播的光学信号经由扇出总线104转换成电信号，该电信号可以由节点0和1进行处理。

如图1的示例中所示，实线方向箭头表示光学信号沿着扇入总线102和扇出总线104的光通信路径传播的方向。术语“光通信路径”是指光学互连以及通过自由空间传输的光。扇入总线102和扇出总线104内的光通信路径可以是12比特宽的通道（lane）。每个通道可以利用光学纤维、脊波导或自由空间来实现。每个通道也可以利用由具有空气芯的管子组成的中空波导来实现。形成中空波导的结构管可以具有折射率大于或小于1的内芯材料。该管材可以由适当的金属、玻璃或塑料构成，并且可以在管材的内表面上沉积金属性和介电的膜。中空波导可以是中空金属波导，该中空金属波导具有作为芯的内表面的衬里的高反射性金属涂层。该空气芯可以具有圆形、椭圆形、正方形、矩形或任何其他适于引导光的形状的截面形状。因为波导是中空的，因此光学信号可以沿着具有大约为1的有效指数的中空波导的芯行进。换句话说，光以空气或真空中的光速沿着中空波导的芯传播。

主机控制装置106是光-电-光转换器，其接收从反射镜108反射出来的光学信号，再生光学信号，并通过将光学信号传送到反射镜114来广播光学信号。主机控制装置106克服了由光学信号行进通过扇入总线102所导致的衰减或损耗。除了增强光学信号之外，主机控制装置106也可以用于去除光学信号的噪声或其他不想要的方面。由主机控制装置106产生的光功率的量由附着到扇出总线的节点的数量、系统损耗以及接收器的灵敏度而确定。换句话说，主机控制装置106产生具有足够的光功率以到达所有接收器的光学信号。

主机控制装置106也可以包括仲裁器，该仲裁器通过采用仲裁方案来解决冲突，该仲裁方案防止两个或更多节点同时使用扇入总线102。在很多情况下，由主机控制装置106执行的仲裁依赖于计算机系统性能的关键路径。在没有仲裁的情况下，主机控制装置106可以在相同的光通信路径上从多于一个的节点接收光学信号，其中，光学信号在主机控制装置106处组合并变得难以辨认。仲裁器确保在可以使用扇入总线102之前节点必须被授权允许经由扇入总线102进行广播，以便防止去往主机控制装置106的同时的光学信号传输。

在其他广播总线实施例中，主机控制装置106可以被去除，并且仲裁可以使用时分复用（“TDM”）来执行。在去除了主机控制装置106的情况下，光学信号被从反射镜108直接路由到扇出总线104的反射镜114。在TDM仲裁中，通过数轮仲裁来执行仲裁。每轮仲裁被细分成多个广播时间段。在每轮仲裁内，向每个节点分配所述多个广播时间段之一，在该广播时间段中该节点可以进行广播。例如，一轮用于6个节点的TDM仲裁可以具有6个广播时间段。每个节点可以仅仅在六个时间段中的一个内进行广播。

由节点0-5经由扇入总线102和扇出总线104广播的光学信号可以采用分组的形式，该分组包括头部。每个头部将特定节点标识作为光学信号携载的数据的目的地。所有光学接口经由扇出总线104接收光学信号。但是，因为每个分组的头部将特定节点标识作为数据的目的地，因此仅仅被该头部标识的节点实际上接收并处理编码在光学信号中的信息。

扇出总线的光学分接头被配置为在光学接口中接近均匀地分发光功率。通常，对于包括n个光学接口的系统来说，光学分接头被配置为每个将从主机控制装置输出的光学信号的总光功率的大约1/n转移到每个光学接口。扇入总线的光学分接头也被配置为使得主机控制装置从扇入总线上的每个光学接口接收到近似等量的光功率。换句话说，在扇入总线内配置光学分接头以使得主机控制接收从每个光学接口输出的总光功率的大约1/n。

光学广播总线实施例不限于包括6个节点的计算系统，并且可以被向上或向下扩展以为包括各种节点和节点配置的计算系统提供广播。通常，包括n个光学接口的广播系统包括扇入总线中的n-1个光学分接头以及扇出总线中的n-1个光学分接头。光学分接头在图1中被标识为OT_m，其中，下标m是满足条件1≤m≤n-1的整数。光学分接头118和119被配置为使得从反射镜114反射出来的光学信号的光功率的1/3到达光学接口121-123的接收器Rx，以及光学分接头111和112被配置为使得从每个光学接口输出的总光功率的1/3从反射镜108反射出来。光学分接头的反射率和透射率可以近似如下。光学分接头根据下式反射光学信号功率一部分：

并且根据下式透射光学信号功率的一部分：

因此，通常，光学分接头OT_m从主机控制装置106或从发射器接收具有光功率P的光学信号，并输出具有光功率PR_m的反射部分以及具有光功率PT_m的透射部分，其中，

，且L_m表示在光学分接头OT_m处由于吸收、散射或失准所导致的光功率损耗。

如图1的示例中所示，扇入总线102中使用的光学分接头OT₁和OT₂与扇出总线104中使用的光学分接头相同。但是，扇入总线102的光学分接头111-112被定向为使得主机控制装置106从扇入总线102中的每个光学接口接收近似等量的光功率，而光学分接头118-119被定向为在节点0-5中近似均等地分发从主机控制装置106输出的光学信号的光功率。特别地，根据上面的反射率R_m和透射率T_m，光学分接头OT₁具有值为1/3的R₁和值为2/3的T₁，而OT₂具有值为1/2的R₂以及值为1/2的T₂。图1揭示了如何配置和定向扇出总线104的光学分接头OT₁ 118和OT₂ 119以使得被每个光学接口接收的光学信号的光功率为P₀/3，其中，P₀是从主机控制装置106输出的光学信号的功率。图1还揭示了如何配置和定向扇入总线102的光学分接头OT₁ 111和OT₂ 112以使得被主机控制装置106接收的光学信号的光功率近似为P’/3，其中，P’是从每个光学接口121-123输出的光学信号的功率。在某些实施例中，光学分接头可以是分束器，而在其他实施例中，光学分接头可以是可变耦合器。

在其他光学广播总线实施例中，不是像在上述的光学广播总线100的情况下所做的那样将主机控制装置布置在节点的端点处，而是可以将主机控制装置设置在节点之间，以便减少将来自广播节点的光学信号发送到主机控制装置所需的光功率的量，以及减少将来自主机控制装置的光学信号广播到所有光学接口所需的光功率的量。

图2示出根据本发明的实施例配置的示例性第二光学广播总线200。总线200由扇入总线202和扇出总线204构成。主机控制装置206设置在节点0-7的中间。主机206可以包括仲裁器，该仲裁器控制节点0-7中的哪个节点被授权访问扇入总线202。扇入总线202由第一扇入部分208和第二扇入部分214构成，该第一扇入部分206将从光学接口210和212输出的光学信号引导到主机控制装置206，而该第二扇入部分214将从光学接口216和218输出的光学信号引导到主机控制装置206。主机控制装置206可以被配置为分别从第一扇入部分208和第二扇入部分214接收光学信号。扇出总线204由第一扇出部分220和第二扇出部分222构成，该第一扇出部分220向光学接口210和212广播从主机控制装置206输出的光学信号，而该第二扇出部分222向光学接口216和218广播从主机控制装置206输出的光学信号。主机控制装置206分别沿着光通信路径224和226经由扇入部分208或扇入部分214接收从光学接口210、212、216和218中的一个输出的光学信号，并且同时地产生两个光学信号，这两个信号分别在光通信路径228和230上被输出。所再生的光学信号然后经由扇出总线204的第一扇出部分220和第二扇出部分222被同时广播到光学接口210、212、216和218。

光学广播总线的光学接口不限于与仅仅两个节点的电通信。在其他实施例中，每个光学接口可以被配置为提供到3个或更多个节点的电通信。图3示出根据本发明的实施例配置的示例性第三光学广播总线300。该总线300与总线100几乎相同，不同之处在于，光学接口121-123被光学接口301-303所代替。每个光学接口301-303包括已被配置为与四个节点进行电通信的接收器和发射器。例如，光学接口301的接收器Rx将光学信号转换成电信号，该电信号被发送到节点0-3，而发射器Tx接收由节点0-3分别产生的电信号并向OT₁输出光学信号。配置广播总线300的接收器和发射器以与四个节点进行电通信使得广播总线300能够为是光学广播总线100的两倍之多的节点提供广播能力。在其他实施例中，光学接口中的每个可以与不同数量的节点进行电通信。

近年来，已经通过利用具有包括光发射器和光接收器的光收发器来配置每个节点而实现了典型的扇入和扇出光学广播总线。但是，操作在每个节点处具有光收发器的扇入和扇出光学广播总线的成本主要是操作光收发器时所消耗的功率。本发明的光学广播总线实施例经由典型的光学广播总线提供功率节约，其中，每个节点被配置有光收发器。图4示出了用于示例性六节点计算系统的典型光学广播总线，其中，每个节点被配置有接收器和发射器。如图4中所示，每个节点包括分别用T和R标识的发射器和接收器，并且扇入总线402和扇出总线404二者都包括五个光学分接头。在光学广播的扇入部分期间，仅仅一个节点被允许经由扇入总线402发送光学信号。所有其他节点在它们等待广播的同时处于待机消耗功率状态。但是，待机节点依然可以随机地将杂散光子发射到扇入总线402中，该杂散光子在主机控制装置106处可以被检测为散粒噪声。这些杂散光子在主机控制装置106接收由广播节点发送的光学信号时可以产生误差。此外，由待机节点发射的杂散光子减小在主机控制装置106处接收的光学信号的消光比率。该消光比率由下式表示：

其中，P₁是当发射器“接通”时产生的光功率水平，而P₂是当发射器“关断”时产生的功率水平。

与此相对照，光学广播总线100、200和300包括发射器和接收器的数量的最多1/2，这减少了成本、散粒噪声，并增大了消光比率。用来实现广播总线100的光学分接头的数量小于用来实现光学广播总线400的光学分接头的数量的1/2。结果，向所有三个光学接口121-124广播光学信号时所消耗的光功率是向广播系统400的所有六个节点广播相同的光学信号时所消耗的光功率的量的大约1/2。

光学接口的发射器和接收器

如上面参考图1-3所述的，每个光学接口包括发射器和接收器。下面参考图5-7来描述发射器实施例，并且下面参考图8-10来描述接收器实施例。

图5示出根据本发明的实施例配置的第一发射器500的示意性图示。该发射器500设置在相邻的节点A与B之间。发射器500包括两个驱动器502和504、传输线路506、激光器驱动器508以及光源510。驱动器502被电耦合到节点A并被电耦合到传输线路506的第一端。驱动器504被电耦合到节点B并被电耦合到传输线路506的第二端。如图5中所示，驱动器502和504分别通过由节点A和B提供的启动信号而被激活。发射器500包括两个终接电阻器512和514。第一终接电阻器512在驱动器502附近被电耦合到传输线路506，且第二终接电阻器14在驱动器504附近被电耦合到传输线路506。选择终接电阻器512和514以相位匹配将节点A和B连接到发射器的传输线路506的特性阻抗。由此，发射器500也称为“双终接发射器”。发射器500还包括短截线516，该短截线516被电耦合到传输线路506以及相对高输入阻抗的激光器驱动器508。短截线516可以是邻近传输线路506设置的相对短的单段相对低电阻导线。光源510可以是输出被引导到光学分接头的光的发光二极管或激光器，如上面参考图1-3所述的。

节点A和B中的每个在被授权允许使用广播总线100时接收对发射器500的独占访问。为了讨论的方便假设节点B被授权在一段时间内访问广播总线100。节点B以发送电启动信号以激活驱动器504作为开始，而节点A不向驱动器502发送启动信号。驱动器504放大由节点B产生的信息编码的电信号，并将放大后的电信号放置在传输线路506上。电信号由一系列高和低电压脉冲构成，其中，相对高幅值的电压可以表示比特“0”，而相对低的电压或“0”电压可以表示比特“1”。邻近传输线路506被定位的短截线516从传输线路506中分接或移除电信号的一部分。电信号的被分接部分被发送到激光器驱动器508，激光器驱动器508放大电信号并将其发送到光源510。光源发射由一系列相对高和低幅值的电磁辐射构成的光学信号，其中，相对高的幅值可以表示比特“0”，而相对低的幅值或“无”幅值可以表示比特“1”。构成光学信号的该系列的相对高和低幅值的发射的电磁辐射对应于构成由传输线路506携载的电信号的该系列的相对高和低幅值的电压。由于短截线516仅仅分接由传输线路506携载的电信号的一部分，因此依然有一部分电信号残留在传输线路506上。终接电阻器512移除在传输线路506上残留的电信号，并防止电信号朝着节点B被反射回去。当节点B完成发送电信号时，终止发送到驱动器504的启动信号。

图6示出根据本发明的实施例配置的第二发射器600的示意性图示。发射器600被设置在相邻的节点A与B之间。发射器600包括两个驱动器602和604、两组传输线路606和608、激光器驱动器610以及光源612。驱动器602被电耦合到节点A并被电耦合到传输线路606和608的第一端。驱动器604被电耦合到节点B并被电耦合到传输线路606和608的第二端。如图6中所示，驱动器602和604分别通过由节点A和B提供的启动信号被激活。发射器600包括两个终接电阻器614和616。第一终接电阻器614在驱动器602附近被电耦合到两组传输线路606和608，且第二终接电阻器616在驱动器604附近被电耦合到两组传输线路606和608。终接电阻器614和616匹配这些组传输线路606和608的差分模式特性阻抗，这些组传输线路606和608将节点A和B连接到发射器，以便最小化回到发射器中的任何电反射。驱动器602和604还包括被电耦合到传输线路608的第一和第二端的反相器618和620。反相器输出对应于比特值与其输入相反的比特值的电压。发射器600还包括两个分别电耦合到传输线路606和608的短截线622和624。这些短截线还电耦合到相对高输入阻抗的激光器驱动器610。短截线622和624可以是分别邻近传输线路606和608设置的相对短的单段相对低电阻导线。光源612可以是输出被引导到光学分接头的光的发光二极管或激光器，如上面参考图1-3所述的。

节点A和B中的每个在被授权允许使用广播总线100时接收对发射器600的独占访问。为了便于以下讨论，假设节点A被授权在一段时间内访问广播总线100。节点A通过发送用于激活驱动器602的电启动信号来开始。驱动器602放大由节点A产生的信息编码的电信号并将放大后的电信号放置在两组传输线路606和608上。反相器618将表示比特“0”的相对高幅值的电压改变为表示比特“1”的相对低幅值或无幅值的电压，并将表示比特“1”的相对低幅值或无幅值的电压改变为表示比特“0”的相对高幅值的电压。这两组传输线路606和608是差动传输线路，它们与反相器618和620相组合地形成互补逻辑或差动信号传输法。差动信号传输法是借助于在两个分离的传输线路上发送的两个互补信号来电子地发送信息的方法。驱动器602向这些组传输线路606和608输出相同的电信号。但是，当在传输线路606上发送相对高幅值的电压时，反相器618在传输线路608上发送相对低幅值或无幅值的电压。因此，由两组传输线路606和608携载的电信号是互补的。例如，考虑编码串行比特流“10101”的电信号。互补电信号编码串行比特流“01010”。短截线622和624从传输线路606和608分接或移除互补电信号的部分，并将互补电信号发送到激光器驱动器610。激光器驱动器610读取两个互补电信号之间的差并且放大电信号并将其发送给光源612，光源612产生由一系列相对高和低幅值的电磁辐射构成的光学信号，该系列相对高和低幅值的电磁辐射对应于从节点A输出的电信号中的一系列高和低幅值的电压。终接电阻器616防止互补电信号在传输线路606和608上被反射回到节点A。当节点A完成发送电信号时，终止发送到驱动器602的启动信号。

如上面参考图3所述的，发送器可以被配置为与多于两个的节点进行电通信。这可以通过重复驱动器、传输线路、短截线以及发射器500和600的终接晶体管元件来实现。图7A-7B示出根据本发明的实施例配置的多节点发射器。如图7A中所示，示出节点中的八个且每对节点被电耦合到如上面参考图5所述的那样被配置和操作的两个驱动器、传输线路以及两个终接电阻器。短截线701-704被电耦合到驱动器706，该驱动器706被电耦合到光源708。通过发送电信号到驱动器706，在一个时间仅仅允许一个节点进行广播。该驱动器706放大该电信号并将其发送到光源708，光源708生成编码与电信号相同的信息的光学信号。如图7B中所示，示出节点中的八个，且每对节点被电耦合到如上面参考图6所述的那样被配置和操作的两个驱动器、两组传输线路以及两个终接电阻器。短截线711-718被电耦合到驱动器720，该驱动器720被电耦合到光源722。通过发送电信号到驱动器720，在一个时间仅仅允许一个节点进行广播。驱动器720放大电信号并将其发送到光源722，光源722生成编码与电信号相同的信息的光学信号。

图8示出根据本发明的实施例配置的第一接收器800的示意性图示。接收器800设置在相邻的节点A与B之间。接收器800包括三个驱动器801-803、传输线路806、光电检测器808和短截线810。驱动器801被电耦合到节点A且电耦合到传输线路806的第一端，驱动器802被电耦合到节点B且电耦合到传输线路806的第二端，以及驱动器803被电耦合到短截线810和光电检测器808。接收器800包括两个终接电阻器812和814。第一终接电阻器812在驱动器801附近被电耦合到传输线路806，且第二终接电阻器814在驱动器802附近被电耦合到传输线路806。选择终接电阻器812和814以匹配将节点A和B连接到接收器的传输线路806的特性阻抗，以便防止信号被反射回到节点A或B。因此，接收器800还可以称为“双终接接收器”。驱动器801和802还包括位于通向节点A和B的两个输出之一上的反相器816和818。光电检测器808被定位为接收从光学分接头被引导的光学信号，如上面参考图1-3所述的那样。光电检测器808可以是光电二极管、光电晶体管或用于将光学信号转换成电信号的任何其他适当的装置。

如上面参考图1所述的那样，光电检测器808从光学分接头或反射镜接收光学信号，并将光学信号转换成电信号，该电信号被发送到驱动器803。驱动器803放大电信号并将该电信号发送到短截线810，短截线810将电信号放置在传输线路806上。电信号被同时发送到驱动器801和802两者，驱动器801和802放大电信号并将它们分别发送到节点A和B。反相器816和818通过对发送到节点A和B的两个电信号之一进行反相来提供互补逻辑。终接电阻器812和814防止残留电信号被反射回到传输线路806上。当将信息广播到节点A和B时，节点A和B可以分别地开始处理编码在电信号中的信息。

图9示出根据本发明的实施例配置的第二接收器900的示意性图示。接收器900设置在相邻的节点A与B之间。接收器900包括三个驱动器901-903、两组传输线路904和906、光电检测器908以及两个短截线910和912。如图9中所示，驱动器901被电耦合到节点A且电耦合到传输线路904和906的第一端，驱动器902被电耦合到节点B且电耦合到传输线路904和906的第二端，以及驱动器903被电耦合到短截线910和912以及光电检测器908。接收器900包括两个终接电阻器914和916。第一终接电阻器914在驱动器901附近被电耦合到两组传输线路904和906，以及第二终接电阻器916在驱动器902附近被电耦合到两组传输线路904和906。终接电阻器914和916匹配将节点A和B连接到接收器的两组传输线路904和906的差动模式特性阻抗。驱动器901和902还包括电耦合到传输线路906的第一和第二端的反相器918和920。如上面参考图6所述的，两组传输线路904和906是差动传输线路，它们与反相器918和920相组合地形成差动信号传输法。驱动器901-903还包括在两个输出信号线路之一上的反相器922-924。光电检测器908被布置为接收从光学分接头被引导的光学信号（如上面参考图1-3所述的那样），并且可以是光电二极管、光电晶体管或用于将光学信号转换成电信号的任何其他适合的装置。

光电检测器908接收来自光学分接头或反射镜的光学信号，并将光学信号转换成电信号，该电信号被发送到驱动器903。该驱动器903放大电信号并将放大后的电信号发送到短截线910以及将电信号的互补版本发送到短截线912。短截线912将电信号的互补版本放置在传输线路906上，以及短截线910将没有改变的或真实的电信号放置在传输线路904上。反相器918和920将电信号的互补版本转换回真实的电信号，以及驱动器901和902接收电信号作为输入。驱动器901和902的反相器923和924分别将电信号之一反相，以使得节点A和B两者接收互补电信号。节点A和B通过读取在电信号与该电信号的互补版本之间的差来解释电信号。节点A和B分别地开始处理编码在电信号中的信息。

如上面参考图3所述的那样，接收器可以配置为与多于两个的节点进行电通信。这可以通过重复接收器800和900的终接晶体管元件、驱动器、传输线路以及短截线来实现。图10A-10B示出根据本发明的实施例被配置为接收光学信号的多节点接收器。如图10A中所示，示出节点中的八个且每对节点被电耦合到如上面参考图8所述的那样被配置和操作的两个驱动器、传输线路以及两个终接电阻器。短截线1001-1004被电耦合到驱动器1006，该驱动器1006被电耦合到光电检测器1008。当光学信号在光电检测器1008处被检测到时，电信号被发送到驱动器1006，该驱动器1006放大该电信号并将其发送到短截线1001-1004。电信号被发送到每对节点，如上面参考图8所述的那样。如图10B中所示，示出节点中的八个，且每对节点被电耦合到如上面参考图9所述的那样被配置和操作的两个驱动器、两组传输线路以及两个终接电阻器。短截线1010-1017被电耦合到驱动器1020，该驱动器1020被电耦合到光电检测器1022。当光学信号在光电检测器1022处被检测到时，电信号被发送到驱动器1020，该驱动器1020放大互补的电信号并将它们发送到短截线1010-1017。电信号被发送到每对节点，如上面参考图9所述的那样。

在某些实施例中，节点可以被配置为广播并接收信息的数据分组。通常，每个分组被编码在电信号中，并包括标识目的地节点之一的头部。接收到头部为不同的节点的电信号的节点丢弃该电信号，否则该节点处理该电信号。例如，如果电信号包括标识节点A而非节点B的头部，则节点B接收并丢弃该电信号，而节点A处理该电信号。在其他实施例中，可以使用仲裁以确定哪个节点接收广播信息。例如，当允许节点A而非节点B接收广播信息时，节点A处理该电信号而节点B丢弃该电信号。

为了解释目的，前面的描述使用了特定的命名来提供对本发明的彻底理解。但是，对于本领域技术人员来说将显而易见的是，为了实现本发明不需要特定的细节。前面对本发明的特定实施例的描述是为了说明和例示目的而提出的。它们不意图是穷举的也不意图将本发明限制于所公开的精确形式。显然，在以上教导的指引下很多修改和改变是可能的。示出并描述实施例以便最佳地解释本发明的原理及其实际应用，从而使得其他本领域技术人员能够最佳地利用具有适于所构想的特定使用的各种修改的本发明和各种实施例。意图是：本发明的范围由所附的权利要求及其等价物来限定。

Claims

1. 一种光学广播总线（100，200，300），包括：

多个光学接口（121-123，210，212，216，218，301-303），每个光学接口被电耦合到至少一个节点；

被光学耦合到所述多个光学接口的扇入总线（102，202）；以及

被光学耦合到所述多个光学接口的扇出总线（104，204），其中，每个光学接口被配置为将由所述至少一个节点产生的电信号转换成光学信号，所述光学信号被所述扇入总线接收并引导到所述扇出总线，并被所述扇出总线广播到所述多个光学接口，其中，每个光学接口将所述光学信号转换成被发送到电耦合的至少一个节点以供处理的电信号。

2. 根据权利要求1所述的总线，其中，每个光学接口进一步包括接收器（123），所述接收器（123）被配置为将光学信号转换成可以被所述电耦合的至少一个节点处理的电信号。

3. 根据权利要求1所述的总线，其中，每个光学接口进一步包括发射器（124），所述发射器（124）被配置为将由所述电耦合的至少一个节点产生的所述电信号转换成光学信号。

4. 根据权利要求1所述的总线，还包括主机控制装置（106，206），所述主机控制装置（106，206）被配置为作为光-电-光转换器而工作，其接收来自扇入总线的光学信号，再生所述光学信号，然后在扇出总线上发送再生的光学信号。

5. 根据权利要求4所述的总线，其中，所述主机控制装置进一步包括仲裁以确定所述至少一个节点中的哪个节点被允许经由光学广播总线进行广播。

6. 根据权利要求1所述的总线，其中，所述扇入总线和扇出总线进一步包括：

多个光通信路径；

第一组光学分接头（111，112），其被配置和定向为将从每个光学接口输出的光学信号经由一定的光通信路径引导到扇出总线；以及

第二组光学分接头（118，119），其被配置和定向为将所述光学信号的一部分转移到每个光学接口。

7. 根据权利要求6所述的总线，其中，所述光通信路径进一步包括中空波导，所述光学信号传播通过所述中空波导。

8. 根据权利要求6所述的总线，其中，所述光学分接头进一步包括分束器。

9. 根据权利要求1所述的总线，其中，所述扇入总线被配置为将来自所述多个光学接口的光学信号以近似相同的光功率发送到扇出总线。

10. 根据权利要求1所述的总线，其中，所述扇出总线被配置为将光学信号以基本相同的光功率分发到每个光学接口。

11. 一种光学信号发射器，包括：

传输线路（506，606，608），其在第一端电耦合到节点并被配置为接收由所述节点产生的电信号；

短截线（516，622，624），所述短截线（516，622，624）邻近所述传输线路设置，并被配置为提取出由所述传输线路携载的电信号的一部分；

光源（510，612，708），其电耦合到所述短截线并被配置为将电信号转换成光学信号；以及

终接电阻器（512，514，614，616），所述终接电阻器（512，514，614，616）在第二端处被电耦合到传输线路，并被配置为防止电信号沿着所述传输线路朝着所述节点被反射回去。

12. 根据权利要求11所述的发射器，还包括：

第一驱动器（502，504，602，604），所述第一驱动器（502，504，602，604）被设置在所述传输线路的第一端与所述节点之间，并被配置为对由所述节点产生的电信号进行放大；以及

第二驱动器（508，610，706），所述第二驱动器（508，610，706）被设置在所述短截线与所述光源之间，并被配置为对被短截线提取出的电信号进行放大。

13. 一种光学信号接收器，包括：

光电检测器（808，908），其被配置为接收光学信号并将光学信号转换成电信号；

短截线（810，910，912），其被配置为接收来自所述光电检测器的电信号；

传输线路（806，904，906），所述传输线路（806，904，906）被电耦合到所述短截线，并被配置为提取出所述电信号并将其发送到在第一端处被电耦合到所述传输线路的节点；以及

终接电阻器（812，814，914，916），所述终接电阻器（812，814，914，916）在第二端处被电耦合到所述传输线路，并被配置为防止所述电信号沿着所述传输线路朝着所述节点被反射回去。

14. 根据权利要求13所述的接收器，还包括：

第一驱动器（801，802，901，902），所述第一驱动器（801，802，901，902）被设置在所述传输线路的第一端与所述节点之间，并被配置为对由所述传输线路携载的电信号进行放大；以及

第二驱动器（803，903），所述第二驱动器（803，903）被设置在所述短截线与所述光电检测器之间，并被配置为对由所述光电检测器产生的电信号进行放大。

15. 根据权利要求13所述的接收器，其中，所述光电检测器还包括以下元件之一：

光电二极管；

光电晶体管；以及

用于将光学信号转换成电信号的任何其他装置。