CN103308996B - 有源光缆连接器插头及使用其的有源光缆 - Google Patents
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Abstract
一种有源光缆连接器插头，其包括：配置为连接到第一电子设备的电气接口；配置为连接到光缆的光接口，所述光缆配置为连接到第二电子设备；与电气接口和光接口连接、且配置为将接收到的电信号转换为光信号的电-光电子线路；与电气接口和光接口连接、且配置为将接收到的光信号转换为电信号的光-电电子线路；连接到电气接口、且配置为检测第一电子设备的电气性能的插件检测模块；连接到电气接口、且配置为仿真第二电子设备的电气性能的插件仿真模块；以及连接到并因而控制电-光电子线路、光-电电子线路、插件检测模块和插件仿真模块的控制器，从而将检测到的第一电子设备的电气性能通过光接口传输到第二电子设备、以及将仿真的第二电子设备的电气性能通过电气接口传输到第一电子设备。
Description
相关申请的交叉引用
本申请享有申请日为2012年3月6日、申请号为No.61/607,002的美国临时专利申请的权益，该临时专利申请在此全文引用，以供参考。
技术领域
本发明总地涉及电通信技术和光通信技术；更具体地，本发明涉及有源光缆连接器插头和使用该有源光缆连接器插头的有源光缆，所述有源光缆连接器插头以铜电缆为基础，使得插件检测（plug-indetection）能与现存协议兼容。
背景技术
诸如USB3.0、显示端口、迷你显示端口、HDMI等的现代高速数据总线标准将铜线用作数据传输媒介。有益的是，采用光缆替代铜线具有以下优点：
1.伴随比铜线更少的信号衰减支持更长的传输距离；
2.支持更高数据速率；
3.减少差分对中由于不匹配的导线长度造成的抖动；
4.减少由于不匹配的阻抗造成的EMI问题；
5.更便宜的电缆材料成本；
6.降低电缆尺寸。
附连于电缆一端的第一数据节点必须有源检测电缆对端第二数据节点的插件，以发起数据传输。这一检测过程有时也用于鉴别连接到电缆端部的节点类型（主机、设备、集线器等）。在凭借铜介质的传统实施方式中，通过检测电缆内铜线上某些电气性能的变化完成插件检测。
图1阐释了在传统实施方式中通过铜电缆连接的两个数据节点。参考图1，当电缆插接入第一节点1时，节点1内的检测电子线路11监测电缆内指定铜线上的电气性能。当第二节点2连接到电缆时，其标识电子线路（identitycircuitry）22也连接到指定的导线，因而改变导线上的电气性能。所述性能可能以电压、电阻、电流或其他可测量的电气特性的形式体现。图2阐释了铜电缆插件检测机构。
当光缆替代铜线时，需要光-电转换器以将电信号转换为用于传输的光信号。通过电-光转换器在接收端将光信号转换回电信号。由于这一电-光-电转换，在电缆上不再能检测到插件引起的电气性能变化，因此破坏了插件检测协议。图3阐释了不具备插件检测能力的传统有源光缆（activeopticalcable，AOC）。图4A阐释了通用AOC结构。图4B阐释了具有电力线和地线的通用AOC结构。
发明内容
本发明涉及有源光缆连接器插头。在一个方面，有源光缆连接器插头包括：配置为连接到第一电子设备的电气接口；配置为连接到光缆的光接口，所述光缆配置为连接到第二电子设备；与电气接口和光接口连接、且配置为将接收到的电信号转换为光信号的电-光电子线路；与电气接口和光接口连接、且配置为将接收到的光信号转换为电信号的光-电电子线路；连接到电气接口、且配置为检测第一电子设备的电气性能的插件检测模块；连接到电气接口、且配置为仿真第二电子设备的电气性能的插件仿真模块；以及连接到并因而控制电-光电子线路、光-电电子线路、插件检测模块和插件仿真模块的控制器，从而将检测到的第一电子设备的电气性能通过光接口传输到第二电子设备、以及将仿真的第二电子设备的电气性能通过电气接口传输到第一电子设备。
该控制器可配置为向电-光电子线路传输电信号，电-光电子线路可配置为将电信号转换为光信号，并通过光接口以低速模式传输光信号。光-电电子线路可配置为将接收自光接口的光信号转换为电信号，控制器可配置为以低速模式从光-电电子线路接收电信号。
电-光电子线路可配置为将接收自电气接口的差分电信号转换为光信号，并可配置为通过光接口以高速模式传输该光信号。
电-光电子线路可包括时钟电路和数据恢复电路。光-电电子线路可配置为将接收自光接口的光信号转换为差分电信号，并可配置为以高速模式向电气接口传输差分电信号。光-电电子线路可包括时钟电路和数据恢复电路。
光接口可配置为连接到光缆的至少两个光纤。光缆可进一步配置为连接到第二有源光缆连接器插头的光接口。第二有源光缆连接器插头可配置为连接到第二电子设备。
当没有来自于第二有源光缆连接器插头的响应时，或者光缆没有检测到第一和第二电子设备的任何一个时，控制器可配置为进入等待模式；当存在来自于第二有源光缆连接器插头的传入光信号（incomingopticalsignal）时，控制器退出等待模式。控制器可配置为在等待模式下关闭电-光电子线路、以节省电源；且可配置为在退出等待模式时重新启动电-光电子线路。当在来自于第一电子设备的外部信号输入中存在预设电平变化时，控制器可配置为退出等待模式。
电气接口可遵从USB3.0标准，插件检测模块检测到的第一电子设备的电气性能可包括设备类型信息。
插件仿真模块可配置为基于在第一电子设备与第二电子设备间连接铜电缆时的电气响应仿真第二电子设备的电气性能。
在另一方面，本发明提供有源光缆，其包括：包括至少两条光纤、具有远端和近端的光缆；连接到光缆的近端的第一连接器插头；以及连接到光缆的远端的第二连接器插头。第一连接器插头配置为连接到第一电子设备。第二连接器插头配置为连接到第二电子设备。第一和第二连接器插头的每个包括：配置为在近端连接到第一电子设备的电气接口；配置为连接到光缆内至少两条光纤的光接口；与电气接口和光接口连接、且配置为将接收到的电信号转换为光信号的电-光电子线路；与电气接口和光接口连接、且配置为将接收到的光信号转换为电信号的光-电电子线路；连接到电气接口、且配置为检测第一电子设备的电气性能并向第二电子设备传输检测到的电气性能的插件检测模块；连接到电气接口、且配置为仿真第二电子设备的电气性能的插件仿真模块；以及连接到并因而控制电-光电子线路、光-电电子线路、插件检测模块和插件仿真模块的控制器，从而将检测到的第一电子设备的电气性能通过光接口传输到第二电子设备、以及将仿真的第二电子设备的电气性能通过电气接口传输到第一电子设备。
该控制器可配置为向电-光电子线路传输电信号，电-光电子线路可配置为将电信号转换为光信号，并以低速模式向远端电子设备传输光信号。
光-电电子线路可配置为将接收到的光信号转换为电信号。控制器可配置为以低速模式从光-电电子线路接收电信号。
电-光电子线路可配置为将接收自电气接口的差分电信号转换为光信号，并可配置为通过光接口以高速模式传输该光信号。
电-光电子线路可包括时钟电路和数据恢复电路。光-电电子线路可配置为将接收自光接口的光信号转换为差分电信号，并可配置为以高速模式向电气接口传输差分电信号。光-电电子线路可包括时钟电路和数据恢复电路。
当没有来自于第二连接器插头的响应时，或者光缆没有检测到第一和第二电子设备的任何一个时，控制器可配置为进入等待模式；当存在来自于第二连接器插头的传入光信号时，控制器可配置为退出等待模式。控制器可配置为在等待模式下关闭电-光电子线路、以节省电源；且可配置为在退出等待模式时重新启动电-光电子线路。当在来自于第一电子设备的外部信号中存在预设电平变化时，控制器可配置为退出等待模式。
电气接口可遵从USB3.0标准，插件检测模块检测到的第一电子设备的电气性能可包括设备类型信息。
插件仿真模块可配置为基于在第一电子设备与第二电子设备间连接铜电缆时的电气响应仿真第一电子设备的电气性能。光缆可包括电力线和地线。
附图说明
图1是传统实施方式中通过铜电缆连接的两个数据节点的示意图；
图2是铜电缆插件检测机构的示意图；
图3是没有插件检测能力的传统有源光缆（AOC）的示意图；
图4A是通用AOC结构的示意图；
图4B是具有电力线和地线的通用AOC结构的示意图；
图5A是根据本发明一实施例的AOC连接器插头的结构的框图；
图5B是根据另一实施例的、具有电力线和地线的AOC连接器插头的结构的框图；
图6A是根据本发明另一实施例的、使用AOC连接器插头进行插件检测的方法的流程图；
图6B是根据本发明另一实施例的、使用AOC连接器插头进行插件检测的方法的流程图；
图7是具有传统铜电缆的、用于USB3.0系统的检测机构的框图；
图8是根据本发明另一实施例的、使用AOC连接器插头的USB3.0系统的实施方式的框图；
图9阐释了根据本发明另一实施例的具有插件检测的USB3.0AOC的操作流程；
图10是具有传统铜电缆的、用于HSIO系统的检测机构的示意图；
图11是根据本发明另一实施例的、使用AOC连接器插头的HSIO系统的实施方式的框图；
图12阐释了根据本发明另一实施例的具有插件检测的HSIOAOC的操作流程；
图13是电缆或链路下调监测过程（downconditionmonitoringprocess）的流程图。
具体实施方式
现在将详细提及本发明中公开的有源光缆连接器插头、及使用该有源光缆连接器插头的有源光缆的优选实施例，在以下描述中还提供有源光缆连接器插头、及使用该有源光缆连接器插头的有源光缆的实例。虽然对本发明中公开的有源光缆连接器插头、及使用该有源光缆连接器插头的有源光缆的示范性实施例进行了详细描述，但对本领域技术人员而言，为简明起见可能并未示出对理解有源光缆连接器插头、及使用该有源光缆连接器插头的有源光缆而言不是特别重要的某些特征。
此外应该理解的是，本发明中公开的有源光缆连接器插头、及使用该有源光缆连接器插头的有源光缆并不受限于以下描述的精确实施例，在不背离其保护范围或精神的情况下，本领域技术人员可对其进行各种更改和调整。例如，在这一公开的范围内，不同阐释性实施例的元件和/或特征可相互组合和/或相互替代。
本发明提供有源光缆（AOC）连接器插头和使用该AOC连接器插头的AOC。具有AOC连接器插头的AOC可应用于各种系统，例如USB3.0和新标准HSIO。
图5A是根据本发明一实施例的AOC连接器插头的结构的框图。参考图5A，AOC连接器插头包括电气接口3、电缆控制器40、光接口5、电-光电子线路43和光-电电子线路44。电-光电子线路43包括至少一个光源（图5A中未示出）。光-电电子线路44包括至少一个光检测器（图5A中未示出）。图5A中的标识符6表明电缆体（或图5A中的“电缆”），而连接器插头设置在电缆体6的两端。
参考图5A，可在高速和低速光传输模式下操作光-电电子线路44和电-光电子线路43可在高速和低速光传输模式下运行，其中可通过电缆控制器选择所述高速和低速光传输模式。在高速光传输模式下，在电气接口3处接收的差分电信号通过输入路径31传输到电-光电子线路43、转换为光信号、并通过光接口5传输到光纤61中。在接收器侧，来自光纤62的光信号由光-电电子线路44接收、转换为差分电信号30、并通过输出路径32传输到电气接口3。
当电缆控制器40在低速光传输模式下驱动光-电电子线路44和电-光电子线路43时，两个电子线路44和43消耗较少电源，具有的缺陷在于对AOC两端传输和接收的数据而言数据速率较低。这主要用于电缆控制器40之间的内部信号交换（internalhandshaking）、或用于连接在AOC两端的设备间的低速控制信号传输。在该模式下，电信号由电缆控制器40发往电-光电子线路43、转换为光信号、并作为低速光信号传输到光纤61中。在接收器侧，低速光信号接收自光纤62、通过光-电电子线路44转换为电信号、随后由电缆控制器40接收以用于其他协议处理和至电气接口3的重传输。在另一实施例中应该注意的是，光-电电子线路和电-光电子线路44和43包括时钟电路和数据恢复电路。
在如图5B阐释的另一实施例中，AOC包括位于相同电缆内的电力线和地线，所述电缆包括有光纤。该实施例中的电力线和地线是铜线，它们仅配置为输载电源、并不输载时变信号，以便克服铜电缆的某些缺点。
在以上实施例中，电气接口3通常但不限于是由相应标准指定的插头的形式。表1列示了电气接口3可能遵从的各种标准。
表1具有不同标准的AOC连接器插头格式
在以上实施例中，参考图5A和图5B，电气接口3还连接到插件检测模块（plug-indetectionblock，PDB）41和插件仿真模块（plug-inemulationblock，PEB）42。电缆连接器插头中的PDB41连接到电气接口3，AOC通过所述PDB可检测连接设备的电气性能。相似地，PEB42连接到电气接口3，近端设备可通过所述PEB检测其电气性能（以仿真远端设备）。
图6A是根据本发明另一实施例的使用AOC连接器插头进行插件检测的方法的流程图。图6A是通用操作流程，其示出了在本发明具有不同标准的各个实施例中进行插件检测的基本过程。根据该标准，基本过程间的状态转变可能不同。例如，在如图6B所阐释的另一实施例中，在用于USB3.0标准的AOC的实施方式中使用可选的状态转变，所述可选的状态转变受电信号的退出事件驱动。如图9中USB3.0标准所示和图12中HSIO标准所示，基本过程的每个可由多个步骤形成，此后将更详细地描述所述多个步骤。相似地，根据各标准，步骤数量和步骤间的状态转变关系可能不同。
参考图6A，使用AOC连接器插头进行插件检测的方法包括以下过程。
上电（601）：
（通过连接的主机、另一设备或外部电源）上电AOC的一侧。此后将该端称为“第一连接器插头”。
初始化（602）：
第一连接器插头首先禁用PEB42中的电气性能，以便在两个连接器插头同步且设备在两端适当连接之前，主机（或其他设备）不会检测到AOC。第一连接器插头启动PDB电子线路41。第一连接器插头启动低速模式，从而在插件检测过程中与另一侧的连接器插头（此后称为“第二连接器插头”）进行光信号交换和信息交换。
主要信号交换（primaryhandshaking）（603）：
该过程通常由正上电的连接器插头触发。在如图6B所示的另一实施例中，当AOC连接器插头处于等待模式（604）时，该过程也可由AOC连接器插头的退出事件触发；此后将更详细地描述所述等待模式。
主要信号交换的过程包括以下步骤：
检测：第一连接器插头通过PDB对连接的主机或其他设备的电气性能进行有源检测。
信号交换：第一连接器插头与第二连接器插头进行信号交换，从而交换检测结果。为遵从USB3.0标准，还有必要交换设备类型（例如，主机或外围设备），以便确定是否需要与主机或设备进行特定交互。
为完成信号交换，第一和第二连接器插头必须发送和接收与它们最新的检测结果有关的低速光信号和与其他连接器插头有关的设备信息。否则，其视为没有来自其他连接器插头的“响应”，系统将进入等待模式。
仿真：第一连接器插头基于接收自第二连接器插头的检测结果仿真其PEB42中的电气性能。当PEB仿真电气性能时，连接的主机或设备将感觉到相同的信号响应，这如同主机或设备采用铜电缆连接到远程设备。
等待模式（604）：
在信号交换失败的情况下，没有来自第二连接器插头的响应，或两侧均未连接到设备，此时第一连接器插头进入该模式。当仅有第一连接器插头插接到主机或设备、同时远侧连接器插头或第二连接器插头并未插接时，这通常会发生。该模式下，第一连接器插头将等待来自第二连接器插头的传入光信号，所述传入光信号代表第二连接器插头已经连接和上电，并且可重新启动信号交换。这将驱动第一电缆端进入此后将更详细描述的次级信号交换605。
在另一实施例中，如图6B所示，第一电缆端还可监测来自连接的主机或设备的外部信号输入的电平变化，从而退出到主要信号交换603。例如，在HSIO标准中，第一电缆将监测LSR2PTX电平，并在检测到电平变化时退出等待模式。
在另一实施例中，第一电缆端可使非必需的电子线路（例如电-光电子线路）掉电、以在低速模式下节省电源。退出等待模式604时将重新启动低速电-光电子线路。
在另一实施例中，第一连接器插头可进入另一省电休眠模式，通过来自于连接的主机或设备的传入光信号或外部信号电平变化可从所述省电休眠模式唤醒第一连接器插头。
次级信号交换（605）：
次级信号交换过程605与主要信号交换过程603相似，但在第一连接器插头处于等待模式时，由来自第二连接器插头的传入光信号触发次级信号交换过程。
完成（606）：
当两个连接器插头已与主机或设备适当连接、且已经经过主要信号交换过程603或次级信号交换过程605后，完成过程606是插件检测的最后过程。根据不同标准，在这一阶段可进行某些额外处理。例如，已完成AOC插件检测后可发出USB总线复位信号，以重新启用（resume）设备。
在AOC具有输载电源的电力线和地线的另一实施例中，同时为两个连接器插头供电。由于可通过两个连接器插头、经由不同光纤单独发送和接收低速光信号，且电缆控制器足够快、以处理同时发送和接收的低速光信号，两个连接器插头可同时遵循以上操作流程。
图7是具有传统铜电缆的、用于USB3.0系统的检测机构的框图。图8是根据本发明另一实施例的、使用AOC连接器插头的USB3.0系统的实施方式的框图。参考图7，在USB3.0中，接收器检测电路实现为跨SSTX+/-路径定位的发送器的一部分，以便检测远端存在的、跨SSRX+/-路径定位的负载阻抗（或等效DC阻抗）。当发送器检测到存在远端负载阻抗时，其将进入Rx.detect阶段，并且链路SSTX+/-和SSRX+/-将启动握手信号（handshakingsignal）的传输。
通过采用如图8所示的AOC实施方式，AOC内部具有PDB和PEB，其中PDB跨主机或设备的SSRX+/-路径定位，从而检测负载阻抗；PEB跨主机或设备的SSTX+/-路径定位，从而仿真将由系统的接收器检测算法使用的负载阻抗。两个连接器插头包括控制器模块，所述控制器模块连接到PEB模块和PDB模块，从而检测和控制描述的PEB/PDB功能。在具有外部电源的一些设备中，存在将使设备进入SS.Disabled状态的两种情形。第一情形是用户在附连电缆前将设备连接到电源。第二情形是用户仅将电缆连接到设备并上电该设备。在SS.Disabled状态下，需要由总线复位信号、经由D+/D-管脚（pin）来重新启用该设备。控制器模块连接到D+/D-管脚、以提供需要的总线复位信号，从而重新启用设备。特别地，拉低D+/D-以重置该设备。此外，还通过控制器模块监测D+/D-管脚、以区分设备类型。更具体地，主机设备将使其管脚设置为逻辑低，设备将拉高D+或D-管脚。控制器模块也连接到电-光电子线路和光-电电子线路，以便其可控制电-光电子线路和光-电电子线路进入高速模式或低速模式。此后将描述详细的实施流程。
图9阐释了根据本发明另一实施例的具有插件检测的USB3.0AOC的操作流程。参考图9，操作流程包括以下步骤。
步骤1101：AOC的一侧（此后为第一连接器插头）插接到USB3.0主机或设备，并且上电。
步骤1201：第一连接器插头断开SSTX+/-路径上、PEB中的所有对地终端电阻（terminationresistancetoground）。
步骤1202：第一连接器插头启动SSRX+/-路径上的PDB电子线路。
步骤1203：第一连接器插头启动低速模式，通过将其内部电子线路设立为准备好发送和接收低速光信号来与远侧的连接器插头进行低速光信号交换。根据在插件检测过程中将传递多少信息，低速光信号可设计成任何格式，以满足通信时间需求和耗电量需求，例如单个或一系列短脉冲、单个或一系列具有特定比特率的数据包。
步骤1301：第一连接器插头检测SSRX+/-路径上的终端电阻。如果检测到终端电阻，进入步骤1302；否则进入步骤1304。
步骤1302：第一连接器插头检测D+/D-路径上的电压电平。若D+/D-均为逻辑低，进入步骤1303；否则，进入步骤1306。
步骤1303：连接主机，进入步骤1307。
步骤1304：第一连接器插头经由D+/D-路径、通过使两个管脚抑制为低至少10ms来发送USB总线复位信号。
步骤1305：第一连接器插头再次检测SSRX+/-路径上的终端电阻。若检测到终端电阻，进入步骤1306；否则，进入步骤1301。
步骤1306：连接设备，进入步骤1307。
步骤1307：第一连接器插头向远侧连接器插头（此后称为第二连接器插头）发送低速光信号，以用于通知终端电阻检测结果和设备类型信息。
步骤1308：第一连接器插头应在一定时期内接收来自于第二连接器插头的低速光信号。第一连接器插头可选择性地激活其内部计时器，以进行精确的计时控制，并在超时前等待信号。如果在超时前接收到低速光应答信号，进入步骤1310；否则进入步骤1309。
步骤1309：如果超时，则意味着第二连接器插头没有上电。进入步骤1401；否则进入步骤1308以进行再次检查。
步骤1310：如果两个连接器插头在各个SSRX+/-路径上检测到阻抗，进入步骤1314；否则进入步骤1401。
步骤1311：两个连接器插头使能高速模式，并使得主机或设备能够发现跨各个SSTX+/-路径的PEB中的对地终端电阻。进入步骤1601。
步骤1401：步骤1401为等待模式。第一连接器插头在此等待，直到从第二连接器插头接收到传入光信号。在这一阶段，第一电缆可选择性地关闭低速电-光电子线路或进入休眠模式，从而节省更多电源。通过从第二连接器插头接收传入光信号退出休眠模式。进入步骤1402。
步骤1402：第一连接器插头检查是否有从第二连接器插头传入的低速光信号。若是，进入步骤1501；否则停留在该步骤。选择性的是，若已经使低速电-光电子线路掉电，在退出到步骤1501时应该重新启动低速电-光电子线路。
步骤1501：第一连接器插头发送低速光信号，用于通知其在步骤1301中的终端电阻检测结果和步骤1303或1306中的设备类型信息。
步骤1502：若两个连接器插头在各个SSRX+/-路径上检测到终端电阻，进入步骤1503；否则进入步骤1401。
步骤1503：两个连接器插头使能高速模式，并使得主机或设备能够发现跨各个SSTX+/-路径的PEB中的对地终端电阻。进入步骤1601。
步骤1601：连接到设备的连接器插头发出USB复位信号以重新启用该设备。
步骤1602：完成插件检测过程。
图10是具有传统铜电缆的、用于HSIO系统的检测机构的示意图。图11是根据本发明另一实施例的、使用AOC连接器插头的HSIO系统的实施方式的框图。参考图10，电缆在两端具有两个有源插头、具有连接到高速发送数据路径和接收数据路径的四个CDR（时钟电路和数据恢复电路）、以及用于配置CDR的一个微控制器。通过电缆附连的设备在其LSR2PTX管脚上可提供上拉电压（pull-up）。可通过其LSP2RRX管脚上的远程设备感测到LSR2PTX管脚上的上拉，这是由于这些线在电缆内交联。这用于鉴别电缆的远侧是否已连接到主机或设备。
特别地，主机可使能其LSR2PTX上的上拉电阻，而设备将其LSR2PTX管脚上的上拉电阻拉低。若设备在其LSP2RRX管脚上感觉到上拉电阻，它知道自己连接到了一主机。其随后可在其每个端口使能LSR2PTX管脚上的上拉电阻，从而通知菊花链状（daisy-chained）的设备在上游某处存在连接的主机。这样，当去除主机时便去除LSR2PTX上的上拉电阻，设备再次将其LSR2PTX的上拉电阻拉低，从而通知菊花链状的设备已断开该主机。
通过采用如图11所示的AOC实施方式，AOC内部具有PDB和PEB，其中PDB跨LSR2PTX路径定位、以检测电压电平；PEB跨LSP2RRX路径定位、以仿真远侧的LSP2RTX输出电平；连接的主机或设备将使用所述LSP2RTX输出电平，从而确定远侧是否还连接有主机或设备。两个连接器插头包括控制器模块，所述控制器模块连接到PEB模块和PDB模块，从而检测和控制所描述的PEB/PDB功能。此外，控制器模块连接到位于高速发送路径和高速接收路径上的CDR，电-光转换器模块连接到发送侧CDR，光-电转换器模块连接到接收侧CDR，这样控制器模块可控制CDR、电-光电子电路和光-电电子线路进入由HSIO标准指定的不同节点。此后描述详细的实施流程。
图12阐释了根据本发明另一实施例的具有插件检测的HSIOAOC的操作流程。参考图12，操作流程包括以下步骤。
步骤2101：AOC的一侧（此后称为第一连接器插头）插接到主机或设备，并上电。
步骤2201：第一连接器插头从HSIO标准限定的高电平断开其上拉电阻。
步骤2202：第一连接器插头启动LSR2PTX路径上的PDB。
步骤2203：第一连接器插头启动低速模式，从而通过将其内部电子线路设立为准备好发送和接收低速光信号来与远侧的连接器插头进行信号交换。根据在插件检测过程中将传递多少信息，低速光信号可设计成任何格式，以满足通信时间需求和耗电量需求，例如单个或一系列短脉冲、单个或一系列具有特定比特率的数据包。
步骤2301：第一连接器插头检测LSR2PTX电平。
步骤2302：第一连接器插头向远侧连接器插头（此后称为第二连接器插头）发送低速光信号，用于通知检测到的LSR2PTX电压电平。
步骤2303：第一连接器插头应在一定时期内接收来自于第二连接器插头的低速光应答信号。第一连接器插头可选择性地激活其内部计时器，以进行精确的计时控制，并在超时前等待信号。如果在超时前接收到低速光应答信号，进入步骤2305；否则进入步骤2304。
步骤2304：如果超时，则意味着第二连接器插头没有上电。进入步骤2401；否则进入步骤2303以进行再次检查。
步骤2305：如果第二连接器插头通知其已经检测到LSR2PTX为高，则进入步骤2306；否则进入步骤2307。
步骤2306：第一连接器插头将其上拉电阻连接到LSP2RRX路径上PEB中的高电平。
在图10所阐释的具有铜电缆的检测机构中，主机和设备的LSR2PTX和LSP2RRX彼此以交叉方式连接。为仿真由LSR2PTX路径上的第二连接器插头感觉到的高电压电平，第一连接器插头应该将跨LSP2RRX路径的PEB内的上拉电阻连接到由HSIO标准限定的高电压电平。第一连接器插头可连接到AOC并不知道的主机或外围设备。根据HSIO标准，主机设备可使能其LSR2PTX上的上拉电阻，而设备可将其LSR2PTX管脚上的上拉电阻拉低。当外围设备感觉到LSP2RRX上的高电平时，它知道自己已经连接到主机设备。其随后使能其每个端口上LSR2PTX管脚上的上拉电阻。在第一连接器插头已经使能跨LSP2RRX路径的PEB内的上拉电阻后，LSP2RTX上的电压电平在一定时期后可发生改变。
在该步骤后，进入步骤2308。
步骤2307：第一连接器插头使其上拉电阻从LSP2RRX路径上PEB中的高电平断开。进入步骤2401。
步骤2308：若两个连接器插头检测到LSR2PTX为高，则进入步骤2601；否则进入2401。
步骤2401：第一连接器插头在此等待，直到从第二连接器插头接收到传入光信号，或从连接的主机或设备接收到LSR2PTX路径上的信号电平变化。在这一阶段，第一电缆可选择性地关闭低速电-光电子线路或进入休眠模式，从而节省更多电源。通过从第二连接器插头接收传入光信号、或通过检测任何外部信号电平变化退出休眠模式。进入步骤2402。
步骤2402：若第一连接器插头在PDB的LSR2PTX上检测到信号电平变化，进入步骤2301；否则进入步骤2403。若在步骤2401中已经使低速发送器电子线路掉电，在进入步骤2301前应该重新启动低速发送器电子线路。
步骤2403：第一连接器插头检测是否有从第二连接器插头传入的低速光信号。当通过检测LSR2PTX路径上的电平变化的事件上电或触发第二连接器插头以便重新开始发送这一信号时，存在来自于第二连接器插头的低速光信号。若是，进入步骤2501；否则返回步骤2402。若在步骤2401中已经使低速发送器电子线路掉电，在进入步骤2501前应该重新启动低速发送器电子线路。
步骤2501：第一连接器插头检测LSRSPTX电平。
步骤2502：第一连接器插头发送低速光信号，以用于通知其检测结果。
步骤2503：若第二连接器插头已经通知，其已经检测到LSR2PTX为高，则进入步骤2504；否则进入步骤2505。
步骤2504：第一连接器插头将其上拉电阻连接到LSP2RRX路径上PEB中的高电平。进入步骤2506。
步骤2505：第一连接器插头使其上拉电阻从LSP2RRX路径上PEB中的高电平断开。进入步骤2506。
步骤2506：若两个连接器插头检测到LSR2PTX为高，则进入步骤2601；否则进入2401。
步骤2601：完成插件检测过程。
图13是电缆或链路下调监测过程的流程图。参考图13，在建立链路后，AOC保持监测PDB模块，从而确定系统是否进入低功率模式、或是否断开电缆。在USB3.0中，当设备复位或使其端口失效时，设备使其接收器终端为高阻抗。在HSIO中，AOC的PDB将持续检测LSR2PTX两侧的电平；例如，当去除主机、去除LSR2PTX上的上拉电阻、且向电缆的另一侧发送该状态从而通知系统该断开事件。
以上实施例中AOC连接器插头及方法的特征包括：AOC的有源设备连接；对现有的系统设备检测协议完全兼容；不需要进行调整；仿真由主机或设备检测的电气性能；用于电气性能的使能/禁用的、AOC连接器插头间的同步和计时控制；支持节省耗电量的不同模式：休眠模式、低速（光传输）模式和高速（光传输）模式。
在以上实施例中，AOC具有以下能力：有源检测电缆两侧附连的节点的插件和类型，在两个连接器插头间进行内部通信，从而确定两个连接器插头处的连接状态，在近端仿真远端电气性能，从而开始两个附连节点间的通信，以及开启/关闭插件仿真模块。AOC可用于代替铜电缆，其具有完全兼容性、而不需要调整系统协议。
虽然特定地结合其许多实施例示出和描述了本发明，但应该注意，在不背离本发明的范围的情况下可做出其他改变和调整。
Claims (26)
1.一种有源光缆连接器插头，其特征在于，包括：
配置为连接到第一电子设备的电气接口；
配置为连接到光缆的光接口，所述光缆配置为连接到第二电子设备；
与所述电气接口和所述光接口连接、且配置为将接收到的电信号转换为光信号的电-光电子线路；
与所述电气接口和所述光接口连接、且配置为将接收到的光信号转换为电信号的光-电电子线路；
连接到所述电气接口、且配置为检测所述第一电子设备的电气性能的插件检测模块；
连接到所述电气接口、且配置为仿真第二电子设备的电气性能的插件仿真模块；以及
连接到并因而控制所述电-光电子线路、所述光-电电子线路、所述插件检测模块和所述插件仿真模块的控制器，从而将所述插件检测模块检测到的所述第一电子设备的电气性能通过光接口传输到所述第二电子设备、以及将所述插件仿真模块仿真的所述第二电子设备的电气性能通过电气接口传输到所述第一电子设备。
2.根据权利要求1所述的有源光缆连接器插头，其特征在于，所述控制器配置为向所述电-光电子线路传输电信号，所述电-光电子线路配置为将电信号转换为光信号，并通过所述光接口以低速模式传输所述光信号。
3.根据权利要求2所述的有源光缆连接器插头，其特征在于，所述光-电电子线路配置为将从所述光接口接收到的光信号转换为电信号；所述控制器配置为以低速模式从所述光-电电子线路接收所述电信号。
4.根据权利要求1所述的有源光缆连接器插头，其特征在于，所述电-光电子线路配置为将接收自所述电气接口的差分电信号转换为光信号，并配置为通过光接口以高速模式传输所述光信号。
5.根据权利要求4所述的有源光缆连接器插头，其特征在于，所述电-光电子线路包括时钟电路和数据恢复电路。
6.根据权利要求4所述的有源光缆连接器插头，其特征在于，所述光-电电子线路配置为将接收自光接口的光信号转换为差分电信号，并配置为以高速模式向所述电气接口传输差分电信号。
7.根据权利要求5所述的有源光缆连接器插头，其特征在于，所述光-电电子线路包括时钟电路和数据恢复电路。
8.根据权利要求1所述的有源光缆连接器插头，其特征在于，所述光接口配置为连接到所述光缆的至少两条光纤；所述光缆还配置为连接到第二有源光缆连接器插头的光接口，且所述第二有源光缆连接器插头配置为连接到所述第二电子设备。
9.根据权利要求8所述的有源光缆连接器插头，其特征在于，当没有来自于所述第二有源光缆连接器插头的响应时，或者所述光缆没有检测到第一和第二电子设备的任何一个时，所述控制器配置为进入等待模式；当存在来自于所述第二有源光缆连接器插头的传入光信号时，所述控制器配置为退出等待模式。
10.根据权利要求9所述的有源光缆连接器插头，其特征在于，所述控制器配置为在所述等待模式下关闭所述电-光电子线路、以节省电源；且所述控制器配置为在退出所述等待模式时重新启动所述电-光电子线路。
11.根据权利要求9所述的有源光缆连接器插头，其特征在于，当来自于第一电子设备的外部信号输入中存在预设电平变化时，所述控制器配置为退出所述等待模式。
12.根据权利要求1所述的有源光缆连接器插头，其特征在于，所述电气接口遵从USB3.0标准，所述插件检测模块检测到的所述第一电子设备的电气性能包括设备类型信息。
13.根据权利要求1所述的有源光缆连接器插头，其特征在于，所述插件仿真模块配置为基于在第一电子设备与第二电子设备间连接铜电缆时的电气响应仿真所述第二电子设备的电气性能。
14.一种有源光缆，其特征在于，包括：
包括至少两条光纤、具有远端和近端的光缆；
连接到所述光缆的近端的第一连接器插头；以及
连接到所述光缆的远端的第二连接器插头；
其中：
第一连接器插头配置为连接到第一电子设备；
第二连接器插头配置为连接到第二电子设备；以及
第一和第二连接器插头的每个包括：
配置为在近端连接到所述第一电子设备的电气接口；
配置为连接到所述光缆内至少两条光纤的光接口；
与所述电气接口和光接口连接、且配置为将接收到的电信号转换为光信号的电-光电子线路；
与所述电气接口和光接口连接、且配置为将接收到的光信号转换为电信号的光-电电子线路；
连接到所述电气接口、且配置为检测第一电子设备的电气性能并向第二电子设备传输检测到的电气性能的插件检测模块；
连接到所述电气接口、且配置为仿真第二电子设备的电气性能的插件仿真模块；以及
连接到并因而控制所述电-光电子线路、光-电电子线路、插件检测模块和插件仿真模块的控制器，从而将所述插件检测模块检测到的所述第一电子设备的电气性能通过光接口传输到第二电子设备、以及将所述插件仿真模块仿真的第二电子设备的电气性能通过电气接口传输到第一电子设备。
15.根据权利要求14所述的有源光缆，其特征在于，所述控制器配置为向所述电-光电子线路传输电信号，所述电-光电子线路配置为将电信号转换为光信号，并以低速模式向远端电子设备传输所述光信号。
16.根据权利要求15所述的有源光缆，其特征在于，所述光-电电子线路配置为将接收到的光信号转换为电信号，且所述控制器配置为以低速模式从光-电电子线路接收电信号。
17.根据权利要求14所述的有源光缆，其特征在于，所述电-光电子线路配置为将接收自所述电气接口的差分电信号转换为光信号，并配置为通过光接口以高速模式传输所述光信号。
18.根据权利要求17所述的有源光缆，其特征在于，所述电-光电子线路包括时钟电路和数据恢复电路。
19.根据权利要求17所述的有源光缆，其特征在于，所述光-电电子线路配置为将接收自光接口的光信号转换为差分电信号，并配置为以高速模式向电气接口传输差分电信号。
20.根据权利要求18所述的有源光缆，其特征在于，所述光-电电子线路包括时钟电路和数据恢复电路。
21.根据权利要求14所述的有源光缆，其特征在于，当没有来自于第二连接器插头的响应时，或者光缆没有检测到第一和第二电子设备的任何一个时，所述控制器配置为进入等待模式；当存在来自于所述第二连接器插头的传入光信号时，所述控制器配置为退出等待模式。
22.根据权利要求21所述的有源光缆，其特征在于，所述控制器配置为在等待模式下关闭电-光电子线路、以节省电源；且所述控制器配置为在退出等待模式时重新启动电-光电子线路。
23.根据权利要求21所述的有源光缆，其特征在于，当来自于第一电子设备的外部信号输入中存在预设电平变化时，所述控制器配置为退出等待模式。
24.根据权利要求14所述的有源光缆，其特征在于，所述电气接口遵从USB3.0标准，所述插件检测模块检测到的第一电子设备的电气性能包括设备类型信息。
25.根据权利要求14所述的有源光缆，其特征在于，插件仿真模块配置为基于在第一电子设备与第二电子设备间连接铜电缆时的电气响应仿真第一电子设备的电气性能。
26.根据权利要求14所述的有源光缆，其特征在于，所述光缆包括电力线和地线。
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