CN107317631A - 冗余和可重构光收发器 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种可重构和冗余光电连接器及相应方法。该连接器可包括与第一端口电通信的第一多个转换器和与第二端口电通信的第二多个转换器、定义第一通道的第一端口和第一转换器和定义第二通道的第二端口和第二转换器。该连接器可包括组合第一光信号和第二光信号的选择组合器，以及与每个转换器通信的控制器。该控制器可在第一配置中在至少第一通道上传输第一数据链的至少第一部分。该控制器可将第一数据链的第一部分再分配到第二配置中的至少第二通道内。

Description

冗余和可重构光收发器

技术领域

本发明大体上涉及用于通过光纤电缆系统传输光信号的光电接口。特别地，在此描述了装配光电接口并通过光纤电缆传输数据链的装置及相应方法。

背景技术

有源光缆(AOC)包括在光学媒介上传输信号的电缆。AOC可包括单独电路，其便于沿着光缆的传说，所述光缆具有包括一个或多个转换器的收发器。例如，现代AOC可使用垂直腔面发射激光器(VCSEL)以穿过作为它们的光电转换器的光纤电缆发光。

AOC的主要故障模式是在转换器中随机故障。传统上，这些转换器对于AOC是单点故障，需要重置整个收发器，其需要大量时间、损失大量带宽并且需要大数据中心中组件的庞大库存。

申请人发现了大量关于传统AOC连接器和其他相应系统的额外缺陷和问题。通过应用的尝试、新颖设计和创新，通过开发包括在本发明的实施方式中的技术方案，这些发现的问题中的许多问题已经得到解决，本文将详细描述他们的许多实施例。

发明内容

本发明提供了光电连接器和相应传输方法、装置和系统。光电连接器可包括配置为接收电输入的第一端口和第二端口。光电连接器可包括与第一端口电通信中的第一多个光电转换器。第一多个光电转换器可配置为在通过第一端口接收的第一电信号与相应的第一光信号之间转换。第一端口和第一多个光电转换器可定义第一通道。光电连接器可包括与第二端口电通信中的第二多个光电转换器。第二多个光电转换器可配置为在通过第二端口接收的第二电信号与相应的第二光信号之间转换。第二端口和第二多个光电转换器可定义第二通道。光电连接器可包括配置为结合第一光信号和第二光信号的选择组合器，用于通过一个或多个光纤传输到第一接收设备。光电连接器的实施方式可包括一个控制器，其与第一多个光电转换器和第二多个光电转换器中的每一个通信。控制器可配置为在在第一配置中在至少第一通道上传输第一数据链的至少第一部分。第一数据链可定义通过一个或多个光纤在第一传输设备和第一接收设备之间的电通信。控制器可配置为将第一数据链的第一部分再分配到第二配置中的至少第二通道之上，并且第一配置可包含与第二配置不同的通道选择。

一些实施方式中，在第一配置中，控制器可配置为将第一数据链的至少第二部分在第二通道上传输。在第一配置中，第一数据链可由第一数据链的第一部分和第一数据链的第二部分组成。

在第二配置中，控制器可配置为在第二通道传输第一数据链。在一些实施方式中，控制器可配置为将第一数据链的第一部分再分配到至少第二通道之上，响应于第一多个光电转换器中的一个或多个的故障。

在一些实施方式中，光电连接器可进一步包括配置为接收额外电输入的第三端口和第四端口。光电连接器可包括与第三端口电通信的第三多个光电转换器。第三多个光电转换器可配置为在通过第三端口接收的第三电信号与相应的第三光信号之间转换。第三端口和第三多个光电转换器可定义第三通道。光电连接器的实施方式可包括与第四端口电通信的第四多个光电转换器。第四多个光电转换器可配置为在通过第四端口接收的第四电信号与相应的第四光信号之间转换。第四端口和第四多个光电转换器可定义第四通道。该选择组合器可配置为结合第三光信号和第四光信号，用于通过一个或多个第二光纤传输到第二接收设备。该控制器可与第三多个光电转换器和第四多个光电转换器中的每一个通信。在一些实施方式中，该控制器可配置为将第二数据链的至少第一部分在第三配置的至少第三通道上传输。该控制器可配置为将第二数据链的第一部分再分配到第四配置中的至少第四通道之上，并且第三配置可包含与第四配置不同的第二通道选择。

一些实施方式中，第二数据链可与第一数据链不同，并且第二接收设备可与第一接收设备不同。

一些实施方式中，光电连接器可包括配置为接收进一步电输入的第五端口和第六端口。光电连接器可包括与第五端口电通信的第五多个光电转换器。第五多个光电转换器可配置为在通过第五端口接收的第五电信号与相应的第五光信号之间转换。第五端口和第五多个光电转换器可定义第五通道。光电连接器可进一步包括与第六端口电通信的第六多个光电转换器。第六多个光电转换器可配置为在通过第六端口接收的第六电信号与相应的第六光信号之间转换。第六端口和第六多个光电转换器可定义第六通道。该选择组合器可配置为结合第五光信号和第六光信号，用于通过一个或多个光纤传输到第一接收设备。该控制器可与第五多个光电转换器和第六多个光电转换器中的每一个通信。该控制器配置为将第一数据链的额外相应部分传输到第五通道和第六通道上的第一接收设备。

在一些实施方式中，在第一配置中，该控制器可配置为在第二通道上传输第一数据链的至少第二部分。在第一配置中，该第一数据链包含第一部分、第二部分、第五部分和第六部分，其中该第五部分定义在第五通道上第一数据链的各自相应部分，该第六部分定义在第六通道上第一数据链的相应部分。

在另一实施方式中，提供了用于通过光电连接器传输一个或多个数据链的方法。该光电连接器可包含配置为接收电输入的第一端口和第二端口。该光电连接器可进一步包含与第一端口电通信的第一多个光电转换器。该第一多个光电转换器可配置为在通过第一端口接收的第一电信号与相应第一光信号之间转换。该第一端口和第一多个光电转换器可定义第一通道。该光电连接器可包括与第二端口电通信的第二多个光电转换器。该第二多个光电转换器可配置为在通过第二端口接收的第二电信号与相应的第二光信号之间转换。第二端口和第二多个光电转换器可定义第二通道。该光电连接器可进一步包括配置为组合第一光信号和第二光信号的选择组合器，用于通过一个或多个光纤传输到第一接收设备，还包括一个控制器，其与第一多个光电转换器和第二多个光电转换器中的每一个通信。

该方法可包括在第一配置中借助于控制器在至少第一通道上传输第一数据链的至少第一部分。该第一数据链可定义通过一个或多个光纤在第一传输设备和第一接收设备之间的电通信。该方法可进一步包括将第一数据链的第一部分再分配到第二配置中的至少第二通道上。该第一配置可包含与第二配置不同的通道选择。

该方法的一些实施方式可包括，在第一配置中，在第二通道上传输第一数据链的至少第二部分。在第一配置中，该第一数据链可由第一数据链的第一部分和第一数据链的第二部分组成。

在第二配置中，该方法的实施方式可包括在第二通道上传输第一数据链。在第二配置中将第一数据链的第一部分再分配到至少第二通道上可进一步包含检测第一多个光电转换器中的一个或多个的故障。

在一些实施方式中，该光电连接器进一步包含配置为接收额外电输入的第三端口和第四端口。该光电连接器可进一步包括与第三端口电通信的第三多个光电转换器。第三多个光电转换器可配置为在通过第三端口接收的第三电信号与相应的第三光信号之间转换。第三端口和第三多个光电转换器可定义第三通道。该光电连接器可包括与第四端口电通信的第四多个光电转换器。第四多个光电转换器可配置为在通过第四端口接收的第四电信号与相应的第四光信号之间转换。第四端口和第四多个光电转换器可定义第四通道。该选择组合器可配置为组合第三光信号和第四光信号，用于通过一个或多个第二光纤传输到第二接收设备；且该控制器可与第三多个光电转换器和第四多个光电转换器中的每一个通信。该方法可进一步包括在第三设置中的至少第三通道上传输第二数据链的至少第一部分，且该方法可包括将第二数据链的第一部分再分配到第四设置中的至少第四通道上。第三配置包含于第四配置的第二通道选择。

在一些实施方式中，第二数据链可与第一数据链不同，并且第二接收设备可与第一接收设备不同。

在该方法的一些实施方式中，该光电连接器可进一步包含配置为接收进一步电输入第五端口和第六端口。该光电连接器可包括与第五端口电通信的第五多个光电转换器。第五多个光电转换器可配置为在通过第五端口接收的第五电信号与相应的第五光信号之间转换。第五端口和第五多个光电转换器可定义第五通道。该光电连接器可进一步包括与第六端口电通信的第六多个光电转换器。该第六多个光电转换器可配置为在通过第六端口接收的第六电信号与相应的第六光信号之间转换。第六端口和第六多个光电转换器可定义第六通道。选择组合器可配置为组合第五光信号和第六光信号，用于通过一个或多个光纤传输到第一接收设备；控制器可与第五多个光电转换器和第六多个光电转换器中的每一个通信。该方法的实施方式可进一步包含将第一数据链的额外相应部分传输到第五通道和第六通道上的第一接收设备。

在一些实施方式中，第一配置可包含在第二通道上传输第一数据链的至少第二部分。

在一些实施方式中，在第一设置中，该第一数据链可包含第一部分、第二部分、第五部分和第六部分，其中该第五部分定义在第五通道上的第一数据链的相应部分，该第六部分定义在第六通道上的第一数据链的相应部分。

附图简要说明

因此，概括的描述了发明内容，现将参考附图，其无需按比例绘制，其中：

图1A-1B示出了方框图，其阐明了根据本文讨论的一些实施方式的光通信系统；

图2示出了根据本文讨论的一些实施方式的收发器模块；

图3示出了图2中所示的收发器模块的内部视图；

图4示出了方框图，其示意性地阐明了根据本文讨论的一些实施方式的光接口模块；

图5示出了图4中具有转换器故障的方框图；

图6示出了示意地阐明图4中收发器的方框图；

图7示出了根据图4的一些实施方式的收发器模块；

图8示出了方框图，其示意性地阐明了根据本文讨论的一些实施方式的光接口模块；

图9示出了图8中具有转换器故障的方框图；

图10示出了示意地说明图8中收发器的方框图；

图11示出了根据图8的一些实施方式的收发器模块；和

图12示出了流程图，该流程图示意地说明了根据本发明一些实施方式的运用具有冗余和可重构连接器的AOC传输一个或多个数据链的方法。

具体实施方式

概述

AOC包含一个或多个光纤。这种电缆包含在电缆端部构建于连接器模块中的光传输器和接收器，用于传输和接收光纤携带的光通信信号。连接器模块可包括小型可插拔(SFP)收发器或双SFP收发器。连接器模块插入到适当的开关和计算设备的电通信端口，例如千兆以太网或端口。连接器模块的光电组件将由端口输出的高速电信号转换为用于在光纤上传输的光信号。此外，电光元件将在光纤上接收到的光信号转换为用于向端口输入的高速电信号。这种连接器模块通常被称为收发器模块。

在许多AOC中，例如VCSEL的激光二极管可用于收发器模块，以产生用于在光纤上传输的光信号。VCSEL尤其以其高带宽和效率受到青睐。在一些实施方式中，这种VCSEL的阵列用来驱动相应的光纤阵列，其在带配置中结合在一起。在光纤的接收端部，一个或多个光电二极管可从VCSEL接收光并且将入射光转换为电信号。可提供一个或多个端口，用于接收用于从传输设备传输的电信号或接收从传输设备接收后的电信号，并且每个端口可与一个或多个VCSEL和/或光电二极管关联。该端口可将电信号传输到传输配置中的转换器阵列，和/或在接收配置中的接收设备。每个端口和相应转换器可定义通道，数据链可通过其来建立。

下文中描述的本发明的实施方式提供了AOC和具有冗余和可重构光通道的收发器模块。冗余和可重构性由可编程光电接口实现，其在收发器模块的一个或多个通道之间再分配一个或多个数据链。收发器模块的通道可平行使用，从而以较高带宽传输数据链，或当收发器传输或接收的数据链少于可用通道总数时，可使通道无效。在一些进一步的实施方式中，一个或多个主动传输通道可用于在收发器故障时再分配一个数据链。如下所述，根据一些实施方式的连接器可用两个或多个通道将数据链传输到接收设备。在一些实施方式中，一个连接器可将数据在两个或多个通道上传输到多接收设备。

在一些实施方式中，光接口模块(OIM)包含光电转换器阵列，其配置为在相应的光纤上传输的电信号和相应光信号之间转换。此外，该OIM包含一个控制器(例如，微控制器)，其配置以在转换器之间切换一个或多个的电和光信号。如本文所使用的，该控制器可实现为OIM的硬件和/或软件，以执行程序功能。例如，在所描绘的实施方式中，该控制器可包括与OIM电连接的微控制器。该转换器能够从电信号转换成光信号，和/或从光信号转换到电信号。连接器外壳保持传感器阵列和包括控制器的控制电路。

响应于与给定端口有关的阵列中转换器的故障，电路切换以通过在阵列中具有功能转换器的冗余通道来替换故障转换器的端口和通道，从而在第二光纤上传输光信号，而无需再配置电缆或端口。

故障识别可以多种方式执行。在一个实施方式中，在有源光缆的相对端部的光学检测器可通过不检测相应光纤中的光信号来感应故障转换器。随后，这个故障可传输到控制电路，其激活开关以再路由相应信号并且绕过故障转换器。

在另一实施方式中，在发射端的控制器可通过识别转换器特征的变化来感应故障。对此，该控制器可再分配一个或多个数据链的至少部分以绕过故障转换器的通道。

本文讨论的可编程AOC收发器的实施方式可重构以在一个或多个通道上传输一个或多个数据链并且再分配所述一个或多个数据链到通道的其他组合，包括在平行多通道上传输数据链或停用和/或激活一个或多个通道以携带数据链。AOC收发器的一些实施方式可进一步包括延伸到两个或多个接收设备的光纤电缆，具有传输单个数据链到每个接收设备的两个或多个冗余和可重构通道。

为了使说明书清晰方便，下文描述的实施方式涉及具体光缆配置，使用作为发射器的VCSEL和某些类型的开关元件。然而，本发明的原理可同样地使用其他类型的发射器和开关元件以及不同配置的光纤电缆和连接器模块而实施。

系统架构

图1A-1B示出了方框图，其示例性地说明根据本文讨论的一些实施方式的光通信系统20。

两个设备22A和22B(也称为“设备A”和“设备B”)的通信端口24A和24B通过AOC 30连接。在一些实施方式中，设备22A、22B可包括一个或多个网络开关。电缆30包含一个或多个光纤28的带，通过收发器模块终止于每一端部。在图1B所示的实施方式中，电缆30包含两组用于传输单独数据链的光纤28，如下所述。术语“收发器模块”和“连接器模块”可交换地在本专利申请中使用。

每一收发器模块包含信号转换组件，例如光发射器和光接收器阵列，其被装配在光接口模块32中，如下图4-6和8-10所示。该发射器和接收器与相应光纤28连接。术语“发射器”和“传输器”可交换地使用。

例如，一个或多个发射器，例如模块26A中的VCSEL，从与其连接的端口24A接收电输入并向光纤28输出相应光信号。模块26B中的接收器从光纤28接收光信号并将它们转换成相应的用于输入到端口24B的电信号。在图1B所示的实施方式中，可使用两个接收器模块26B，那么每组光纤28终止于一个单独的接收器。在一些实施方式中，继续参考图1B，单个接收器26B可从两组光纤接收光信号，并且设备22B可将数据链从相应组光纤28引导到不同接收设备。

虽然在下文描述中可单独地涉及传输器和接收器，但是此处所描述的关于传输器的相同类型的可重构和冗余方案可同样在接收侧实现，反之亦然。在一些实施方式中，接收端的转换器可以为光电探测器(PD)或其他接收转换器。

图2是收发器模块26A的示意图，图3是根据本发明的一些实施方式的该收发器模块的分解示意图。

外壳23包含手柄25和与一个或多个光纤28的束29连接的印刷电路板(PCB)36(如图3所示)。手柄25将PCB36插入到端口24A的插口或将PCB36从端口24A的插口弹出(如图1所示)。PCB36通过铜输入34将电通信信号传导到模块26A和例如VCSEL、PD、控制器等的支持组件中，用于将电信号转换到光通信信号，和/或反之亦然。光纤28在模块26A和模块26B之间携带光通信信号。如图7和11所示，多个光纤束可连接到收发器模块。

继续参考图2-3，模块26A包含包括顶盖27的外壳23，并且包含模块26A的电和光组件。铜输入34将电通信信号通过PCB36传导到光接口模块32中，其将电通信信号转换为光通信信号。模块32包含例如垂直腔面发射激光器(VCSEL)的多转换器，并且可包括控制器。在一些实施方式中，控制器可与OIM 32电耦合并且单独地放置在PCB36上。VCSEL从PCB 36接收电输入并且将它们转换为光信号。光纤28将光通信信号从模块32运送到模块26B。

在一些实施方式中，AOC 30被设计为用于双工操作(例如，在同一光纤上传输和接收光通信信号)。另一方面，这一实施方式的原理也可同样地应用于用于单工通信的电缆(例如，每个电缆单向通信)，传输器在光纤28的一端，接收器在光纤28的另一端。

图4示出了方框图，其示例性地说明根据本文讨论的一些实施方式的光接口模块32的操作。当通过铜输入34(如图3所示)接收到来自设备22A(如图1A-1B中所示)的信号42，收发器模块26A的光接口模块32使用端口定义驱动器44将信号引导到相应通道63、65、67、69。该通道包括通道计数器50、52、54、56；相应转换器阵列62、64、66、68；和连接到每个转换器的相应光纤(例如如图1A-3所示的光纤28)。在一些实施方式中，通道63、65、67、69可进一步包括中间组件和连接(例如多种光媒介)和控制电路。

该端口定义驱动器44可包括在收发器模块驱动器内(例如，如图2-3所示的模块26A)，并且可体现为可编程连接器的硬件、软件和/或固件，该可编程连接器可包括在PCB(例如，如图3所示的PCB 36)的光接口模块(例如，如图3所示的光接口模块32)中控制器的操作。该端口定义驱动器44将从连接到AOC的一个设备(或多个)(例如，如图1A-1B所示的设备22A)的物理端口(例如，如图1A-1B所示的端口24A)接收信号作为输入，用于传输到一个接收设备(或多个)(例如，如图1所示的设备22B)。该端口定义驱动器44可监控通道的状态；可将信号42分配到任何相应通道；并且可将对应于每一通道46、67信号的部分引导到相应通道计数器50、52。该端口定义驱动器44可将两个或多个数据链分离，以通过AOC传送到到多个接收设备。

通道计数器50、52、54、56可计算连接器的通道63、65、67、69，并且控制相应通道的激活和停用。在一些实施方式中，端口定义驱动器44可将一个数据链的全部或部分分配到一个或多个相应通道计数器50、52、54、56。例如，在图4的实施方式中，端口定义驱动器44将接收信号42中第一数据链的第一部分46分配到第一通道计数器50，并将接收信号中第一数据链的第二部分47分配到第二通道计数器52。同样地，如图4所示的端口定义驱动器44，将接收信号42中第二数据链的第一部分48分配到第三通道计数器54，并将接收信号中第二数据链的第二部分49分配到第四通道计数器56。如下所述，可在单独的光纤(例如，如图1B所示的光纤28)上将相应的第一数据链76和第二数据链78发送到单独的接收设备。该通道计数器50、52、54、56可激活与通道63、65、67、69相关的相应转换器62、64。通道计数器50、52、54、56可体现为可编程连接器的硬件、软件和/或固件，该可编程连接器可包括在PCB(例如，如图3所示的PCB 36)的光接口模块(例如，如图3所示的光接口模块32)中控制器的操作中。

转换器阵列62、64、66、68可定义一个或多个光电接口，用于在传输端将电信号转换为光信号(例如，在图1A-1B中的光电接口模块26A)，并且用于在AOC(例如，如图1A-1B所示的AOC 30)的接收端将光信号转换回电信号(例如，在图1A-1B中的光电接口模块26B)。该转换器阵列62、64、66、68在上述的一些实施方式中可包括一个或多个VCSEL，其可光耦合一个或多个光纤(例如如图1A-1B中所示的光纤28)。在一些实施方式，一个或多个选择组合器74可从转换器阵列62、64、66、68相应地接收光输出信号(例如，如图4所示的光信号70、71和光信号72、73)，并且将组合的光数据链信号76、78引导到相应的光纤(例如，如图1A-1B所示的光纤28)。例如，如图4-7所示的实施方式中，可使用两个选择组合器74，一个对应与相应数据链信号76、78中的每一个关联的光纤28。可选地，如图4-7所示的实施方式可使用单个的选择组合器74，用于将光信号引导到与相应数据链信号76、78的每一个对应的光纤28。

选择组合器74可包括一个或多个光开关(例如，镜头)，用于选择性地组合输出光信号(例如，如图4所示的光信号70、71、72、73)，并且将组合的光信号76、78引导到一个或多个光纤28。多种不同技术可用于实现该选择组合器，其可包括一个或多个光开关。该开关可包括MEMS设备，例如用于在传输器和光纤之间偏转光束的开关镜。可选地，光开关可包含液晶设备(LCD)开关阵列。进一步可选地，任何其他适当类型的光电开关技术可用于传输器切换。

转回到图1A-1B，在一些实施方式中，AOC 30可在两个或更多的设备22A、22B之间传递数据。在一些实施方式中，连接器26A和26B可为多个终端设备运送数据，所述终端设备可连接到例如网络开关的中间设备22A、22B。在这种实施方式中，AOC 30可在用于两个或更多个网络连接设备的开关22A、22B之间转移两个或多个数据链。例如，在一些实施方式中，开关22A和/或开关22B可连接到两个或多个终端设备(例如，网络服务器)，其可在AOC 30上发送和接收数据链。在这种实施方式中，一个或多个通道可用来在总共两个或多个的连接到开关22A、22B的终端设备的两个特定终端设备之间引导数据链。如本文所使用的，术语“数据链”涉及在两个或多个特定终端设备之间的电子连接和信息交换。如本文所讨论的，一个AOC 30可处理相同的两个或多个终端设备或者不同终端设备之间的多数据链。

虽然图4-11的实施方式描绘了用于在AOC 30上传输数据链的四个通道，在一些实施方式中，可在或多或少的通道上确定其他数量的数据链。例如，一些实施方式可包括十二个通道。在一些实施方式中，本可重构和冗余连接器可通过将可编程光接口模块32改装到现有光收发器和/或再编程具有光接口模块的现有光收发器而制造。

可重构和冗余

目前描述的收发器模块的实施方式可利用AOC 30的一个或多个通道，在变化、可重构数量的终端设备之间确定数据链。该光接口模块32可在全部或大多数通道上分配和传输数据链，取决于数据链数量以及所需链路预算和带宽。

例如，参照图4，光接口模块32的方框图示出了在四通道配置的四个通道上传输信号42、46、47、48、49、58、59、60、61、70、71、72、73、76、78。在如图4所示的实施方式中，第一和第二通道的信号46、47、58、59、70、71、76将它们之间的第一数据链运送到第一接收设备，以及第三和第四通道的信号48、49、60、61、72、73、78将它们之间的第二数据链运送到第二接收设备。所描绘的实施方式将它们之间的第二数据链运送到第二接收设备。所描绘的实施方式在四个通道上运送两个数据链，每一数据链以单个通道的两倍带宽传输(例如，一个4×2配置)。

参照图5，图4的光接口模块32的方框图示出了在第三转换器阵列66具有故障。在这种实施方式中，端口定义驱动器44检测到转换器阵列66的故障，如下所述，并且指示通道计数器54停用第三转换器阵列66。在所描绘的实施方式中，至少部分地定义第三通道67的第三转换器阵列66和第三通道计数器54，以及至少部分地定义第四通道69的第四转换器阵列68和第四通道计数器56在故障之前运送相同的第二数据链的部分。因此，该第三通道67和第四通道69(故障之前)以单通道的大约两倍带宽传输第二数据链，并彼此提供冗余。因此，一旦如图5所示的实施方式中第三通道67的转换器阵列66发生故障，光接口模块32继续在仅第四通道上传输第二数据链，使得数据传输速度较慢但不间断。在其他实施方式中，数据链可在单个通道(例如，第三通道67)上初始传输，一旦检测到故障，通过激活先前未激活通道并以原带宽传输数据链，数据链可转移到未激活通道(例如，第四通道69)。这种实施方式中，未激活通道(例如，第四通道69)可独自冗余。

参照图6，示出了说明根据图4-5的收发器模块的操作的方框图。在图4-6的实施方式中，端口定义器44接收对应于用于传输的两个数据链的电信号。然后端口定义器44将数据链分配到相应端口80、82、84、86，取决于需要哪个通道(例如，如图4-5所示的通道63、65、67、69)来传输适当的数据链。例如，端口定义器44可将所有数据从用于第一接收设备(例如，通过开关22B的第一服务器)的数据链76路由通过限定相应的第一通道和第二通道的第一端口80或第二端口82。同样地，该端口定义器44可将所有数据从用于第二接收设备(例如，通过开关22B的第二服务器)的数据链78路由通过限定相应的第三道和第四通道的第三端口84或第四端口86。在一些实施方式中，该第一和第二通道可不与第二接收设备连接，并且该第三和第四通道可不与第一接收设备连接。该端口定义器44可进一步包括通道计数器(例如，如图4-5所示的通道计数器50、52、54、56)。

继续参考图6，端口80、82、84、86随后在铜连接器88上将数据运输到通道电路，该通道电路包括转换器阵列62、64、66、68。在所描绘的实施方式中，相应通道的每个转换器阵列62、64、66、68包括四个转换器62A-D、64A-D、66A-D、68A-D(例如，VCSEL)。然后，来自相应转换器62A-D、64A-D、66A-D、68A-D的光输出可由选择组合器74结合，用于通过一个或多个光纤28传输。在所描绘的实施方式中，该四个通道(例如，如图4-5所示的对应于端口80、82、84、86的通道63、65、67、69)可将两个数据链传输到两个接收设备。在一些实施方式中，该选择组合器74可包括用于每个数据链的镜头组件或其他光连接器，并且在一些实施方式中，单个选择组合器可选择性地将数据链76、78引导到相应光纤28。

该第一端口80和第一转换器阵列62A-D以及第二端口82和第二转换器阵列64A-D可将他们相应的输出结合，以形成第一数据链76。该控制器可将穿过两个通道的数据链分开，使得第一通道(例如，如图4-5所示的第一通道63)传输数据链的第一部分，并且第二通道(例如，如图4-5所示的第二通道65)传输数据链的第二部分。在这样的实施方式中，第一数据链76的带宽可通过在两个通道上同时传输而有效地翻倍。

该第三端口84和第三转换器阵列66A-D以及第四端口86和第四转换器阵列68A-D可将他们各自的输出结合以形成第二数据链78。该控制器可将穿过两个通道的数据链分开，使得第三通道(例如，如图4-5所示的第三通道67)传输第二数据链的第一部分，并且第四通道(例如，如图4-5所示的第四通道69)传输第二数据链的第二部分。在这样的实施方式中，第二数据链78的带宽可通过从两个通道同时传输而有效地翻倍。例如，如本文所述，在每一通道传输25Gb/s的实施方式中，在图4-6的实施方式中，第一数据链76和第二数据链78可分别以50Gb/s传输。同样地，在每一通道传输50Gb/s的实施方式中，在图4-6的实施方式中，第一数据链76和第二数据链78可分别以100Gb/s传输。

在一些实施方式中，一旦检测到转换器62A-D、64A-D、66A-D、68A-D中的任何一个发生故障，相应通道将被停用，这样数据链76、78可在单个通道上传输。在这种实施方式中，停用的通道的数据链的传输比两个通道的组合传输慢得多，但是尽管如此可在一个或多个转换器故障后保持不间断。

参考图7，示出了图4-6中描述的收发器的一个实施方式。在所描绘的实施方式中，示出了收发器26A的单工设计，其具有在四个电缆束29上建立的两个数据链。在该单工设计中，束29的每一对90、92代表传输/接收对，其中一个束29利用转换器阵列(VCSEL)一起在单一方向上传输到接收连接器，并且第二束29利用光电二极管或其他接收元件接收传输的信号。在所描绘的实施方式中，在第一束对90上发出和接收第一数据链，并且在第二束对92上发出和接收第二数据链。在图4-7的实施方式中，AOC用四个通道来传输两个数据链，为每个数据链留下两个相应通道，用于提供冗余和提高带宽。

转向图8，示出了光接口模块32的方框图，其在根据本文讨论的另一实施方式的四通道配置的四个通道上发射信号42、46、47、48’、49’、58、59、60’、61’、70、71、72’、73’、76’。在图8所示的实施方式中，第一通道63、第二通道65、第三通道67和第四通道69合作传输信号46、47、48’、49’、58、59、60’、61’、70、71、72’、73’、76’，该信号将它们之间的单个数据链76’运送到第一接收设备。因此，所描绘的实施方式在四倍于单通道带宽的四个通道上传递一个数据链(例如，一个4×1配置)。因此，在4×1配置中，连接器可具有α³冗余。

参考图9，图8的光接口模块32的方框图示出在第三转换器阵列66具有故障。在这种实施方式中，端口定义驱动器44检测到转换器阵列66的故障，如下所述，并且指示通道计数器54停用第三转换器阵列66。在所描绘的实施方式中，至少部分地定义第一通道63的第一转换器阵列62和第一通道计数器50、至少部分地定义第二通道65的第二转换器阵列64和第二通道计数器52、至少部分地定义第三通道67的第三转换器阵列66和第三通道计数器54，以及至少部分地定义第四通道69的第四转换器阵列68和第四通道计数器56，每一个在故障前都运送相同数据链的部分。因此，第一通道63、第二通道65、第三通道67和第四通道69以单通道大约四倍的带宽传输数据链，并为彼此提供冗余。因此，一旦如图9所示的实施方式中转换器阵列66发生故障，光接口模块32继续在第一、第二和第四通道上传输数据链，使得数据传输速度较慢但不间断。在一些实施方式中，数据链可在比全部可用少的通道(例如，未激活第四通道69)上传输，一旦检测到故障，通过激活先前未激活的通道并以原带宽传输数据链，数据链可转移到未激活通道(例如，第四通道69)。在这种实施方式中，未激活通道(例如，第四通道69)可独自冗余。

参考图10，示出了描述根据图8-9的收发器模块的操作的方框图。在图8-9的实施方式中，端口定义器44接收用于传输的相对于数据链的电信号。然后该端口定义器44将数据链部分指定到一个或多个相应端口80、82、84、86，取决于需要哪个通道(例如，如图4-5所示的通道63、65、67、69)。例如，端口定义器44可将所有数据从用于第一接收设备(未示出)的数据链76路由通过定义相应的第一、第二、第三和第四通道的第一端口80、第二端口82、第三端口84或第四端口86中的一个或多个。该端口定义器44可进一步包括通道计数器(例如，如图8-9所示的通道计数器50、52、54、56)。

继续参考图10，端口80、82、84、86随后在铜连接器88上将数据运输到通道电路，该通道电路包括转换器阵列62、64、66、68。在所描绘的实施方式中，相应通道的转换器阵列62、64、66、68中的每一个包括四个转换器62A-D、64A-D、66A-D、68A-D(例如，VCSEL)。然后，来自相应转换器62A-D、64A-D、66A-D、68A-D的光输出可由选择组合器74组合，用于在一个或多个光纤28上传输。在所描绘的实施方式中，该四个通道(例如，如图4-5所示的对应于端口80、82、84、86的通道63、65、67、69)可将一个数据链传输到一个接收设备。在一些实施方式中，该选择组合器74可包括镜头组件或其他光连接器，用于将来自每个转换器的光输出组合以形成全部数据链。

该第一端口80和第一转换器阵列62A-D、第二端口82和第二转换器阵列64A-D、第三端口84和第三转换器阵列66A-D、以及第四端口86和第三转换器阵列68A-D，将他们的包括第一数据链部分的相应输出组合以形成第一数据链76。在一些实施方式中，随着剩余通道冗余，端口80、82、84、86的任何子组合可用于传输数据链。该控制器可将穿过四个通道的数据链分开，使得第一通道(例如，如图8-9所示的第一通道63)传输数据链的第一部分、第二通道(例如，如图8-9所示的第二通道65)传输数据链的第二部分、第三通道(例如，如图8-9所示的第三通道67)传输数据链的第三部分、第四通道(例如，如图8-9所示的第四通道69)传输数据链的第四部分。在这样的实施方式中，数据链76的带宽可通过在四个通道上同时传输有效地翻四倍。例如，如本文所述，在每个通道传输25Gb/s的实施方式中，在图8-10的实施方式中第一数据链76可以100Gb/s传输。同样地，在每个通道传输50Gb/s的实施方式中，在图8-10的实施方式中第一数据链76可以200Gb/s传输。

在一些实施方式中，一旦检测到任何一个转换器62A-D、64A-D、66A-D、68A-D发生故障，相应通道将被停用，这样数据链76可在三个或小于三个通道上传输。在这种实施方式中，停用通道的数据链的传输比四个通道组合传输慢得多，但是尽管如此仍可在一个或多个转换器故障后保持不间断。

参考图11，示出了图8-10中描绘的收发器的一个实施方式。在所描绘的实施方式中，示出了收发器26A的单工设计，其具有在两个电缆束29上建立的一个数据链。在该单工设计中，束29的对90’代表传输/接收对，其中一个束29利用转换器(VCSEL)在单一方向上传输到接收连接器，并且第二束29用光电二极管或其他接收元件接收传输的信号。在所描绘的实施方式中，在束对90’上发出和接收数据链。在图8-10的实施方式中，AOC用四个通道来传输一个数据链，为数据链留下四个相应通道，用于提供冗余和提高带宽。此外，在图8-10中所描绘的实施方式中，即使两个或三个通道故障，也不会中断数据链76的传输，。

在一些实施方式中，通道可组合以形成数据链组合，该数据链组合在任何数量的发出和接收段设备之间具有多种带宽。每个通道可有能力传输AOC 30的总带宽的成比例数量。例如，AOC 30的一些实施方式的具有100Gb/s的带宽。在这种实施方式中，根据本文详述的的一些实施方式，四通道连接器可包括四个25Gb/s的通道。该四通道连接器的通道和相应光纤可再次配置为分别以25Gb/s传输四个数据链，分别以50Gb/s传输两个数据链，以100Gb/s传输一个数据链，或者数据链的不平均的组合，如本文所讨论的。类似的连接器可在任何细分的数据链中配置，取决于可用通道的数量。如上文所讨论的，该连接器可使用一个或多个非活动和/或冗余通道，其中将冗余提供在端口级。虽然图5和9的实施方式示出了转换器故障，但是本文详述的装置和方法同样适用于在每一通道检测和补偿防止在一个或多个通道上的数据链传输的其他故障，例如在光纤的故障。

故障检测

给定传输器的故障可使用若干技术检测。

在一些实施方式中，在传输端(例如，在光接口模块32)的控制器可局部地感应故障传输器响应的变化(例如，通过相应驱动电路)，并且因此可基于故障传感器特征的变化检测故障。例如，响应的变化可包含电流损耗、阻抗或任何其他适当测量。例如，该故障可通过端口定义驱动器44来检测，由控制器执行。响应于在一个通道检测到一个或多个故障传输器，该通道可停用。该端口定义驱动器44可将数据链从连接器的故障通道再分配到其他通道，如上所述。

在一些实施方式中，在AOC 30中接收器端(例如，设备22B)的控制器可通知它的控制器，或在传输端(例如，光接口模块32)的控制器，需要绕过故障传输器。

在进一步的实施方式中，在AOC 30接收端的项目(例如，设备22B)，可检测暗光纤，这意味着在通信通道的一个或多个传输器是未运行的。在这种情况下，开关B通过适当带内信号或带外连接可命令(光接口模块32的)控制器，以激活必须的开关，从而绕过故障传输器。

如图1-11所示的AOC 30的配置是实施例设置，选择他们是为了概念的清楚。在可选实施方式中，任何其他适当配置能够用来实现有源光缆。AOC 30的特定元件能够利用硬件实现，例如利用一个或多个专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)或其他设备类型。额外地或可选地，AOC 30的特定元件，例如OIM、控制器、端口定义器、通道计数器、转换器或选择组合器，可利用软件或硬件元件和软件元件的组合实现。

图12是流程图，该流程图示意地说明了根据本文讨论的一些实施方式利用具有冗余和可重构连接器的AOC 30传输一个或多个数据链的方法。装配收发器模块的方法也可用于构造具有本文所述特征的收发器。

在方框120，图12的方法在连接器26A接收来自一个或多个设备22A的电信号,。该接收的电信号相应于至少一个数据链。然后，在方框122，该连接器经由多个通道的至少一个在光纤28上传输至少一个数据链。在一些实施方式中，在方框124，可检测与多个通道中的至少一个有关的一个或多个转换器的故障,。在方框126，在至少一个数据链传输期间，该连接器可将至少一个数据链再分配到一个或多个不同通道。该再分配可由用户驱动或由系统自动控制，并且可以是自发的(例如，响应于带宽需求或用户偏好的变化)或响应于传感器故障的检测(方框124)。

在此阐明的本发明的许多修改和其他实施方式将使本发明所属领域的技术人员想到存在于上述说明书和相关附图的教导的益处。虽然这些附图只显示了本文所描述的装置和系统的某些部件，但应当理解的是，各种其他部件(例如，通常会安装在PCB组件上的部件)也可以是光电接口和光纤系统的一部分。因此，应当理解的是，本发明不限于所披露的具体实施方式，并且修改和其他实施方式拟包含在附加权利要求的范围内。虽然本文采用特定术语，但它们仅在一个通用的和描述性的意义上使用，而不是用于限制的目的。

Claims (20)

1.一种光电连接器，包含：

第一端口和第二端口，其配置为接收电输入；

第一多个光电转换器，其与第一端口电通信，其中第一多个光电转换器配置为在通过第一端口接收的第一电信号与相应的第一光信号之间转换，其中第一端口和第一多个光电转换器定义第一通道；

第二多个光电转换器，其与第二端口电通信，其中第二多个光电转换器配置为在通过第二端口接收的第二电信号与相应的第二光信号之间转换，其中第二端口和第二多个光电转换器定义第二通道；

选择组合器，其配置为组合第一光信号和第二光信号，用于通过一个或多个光纤传输到第一接收设备；和

控制器，其与第一多个光电转换器和第二多个光电转换器的每一个通信，

其中所述控制器配置为在第一配置中在至少第一通道上传输第一数据链的至少第一部分，

其中所述第一数据链定义通过一个或多个光纤在第一传输设备和第一接收设备之间的电通信，

其中所述控制器配置为将第一数据链的第一部分再分配到第二配置中的至少第二通道上，和

其中第一配置包含不同于第二配置的通道选择。

2.如权利要求1所述的光电连接器，其中在第一配置中，所述控制器配置为在第二通道上传输第一数据链的至少第二部分。

3.如权利要求2所述的光电连接器，其中在第一配置中，所述第一数据链由第一数据链的第一部分和第一数据链的第二部分组成。

4.如权利要求1所述的光电连接器，其中在第二配置中，所述控制器配置为在第二通道上传输第一数据链。

5.如权利要求1所述的光电连接器，其中所述控制器配置为将第一数据链的第一部分再分配到至少第二通道上，以响应第一多个光电转换器中的一个或多个的故障。

6.如权利要求1所述的光电连接器，进一步包含：

第三端口和第四端口，其配置为接收额外电输入；

第三多个光电转换器，其与第三端口电通信，其中第三多个光电转换器配置为在通过第三端口接收第三电信号与相应的第三光信号之间转换，其中第三端口和第三多个光电转换器定义第三通道；

第四多个光电转换器，其与第四端口电通信，其中第四多个光电转换器配置为在通过第四端口接收的第四电信号与相应的第四光信号之间转换，其中第四端口和第四多个光电转换器定义第四通道；

其中所述选择组合器配置为组合第三光信号和第四光信号，用于通过一个或多个光纤传输到第二接收设备；和

其中所述控制器与第三多个光电转换器和第四多个光电转换器中的每一个通信，

其中所述控制器配置为在第三配置中在至少第三通道上传输第二数据链的至少第一部分，

其中控制器配置为将第二数据链的第一部分再分配到第四配置中的至少第四通道上，和

其中第三配置包含不同于第四配置的第二通道选择。

7.如权利要求6所述的光电连接器，其中第二数据链与第一数据链不同，并且其中第二接收设备与第一接收设备不同。

8.如权利要求1所述的光电连接器，进一步包含：

第五端口和第六端口，其配置为接收进一步电输入；

第五多个光电转换器，其与第五端口电通信，其中第五多个光电转换器配置为在通过第五端口接收的第五电信号与相应的第五光信号之间转换，其中第五端口和第五多个光电转换器定义第五通道；

第六多个光电转换器，其与第六端口电通信，其中第六多个光电转换器配置为在通过第六端口接收的第六电信号与相应的第六光信号之间转换，其中第六端口和第六多个光电转换器定义第六通道；

其中所述选择组合器配置为组合第五光信号和第六光信号，用于通过一个或多个光纤传输到第一接收设备；和

其中所述控制器与第五多个光电转换器和第六多个光电转换器中的每一个通信，

其中所述控制器配置为将第一数据链的额外相应部分传输到第五通道和第六通道上的第一接收设备。

9.如权利要求8所述的光电连接器，其中在第一配置中，所述控制器配置为在第二通道上传输第一数据链的至少第二部分。

10.如权利要求9所述的光电连接器，其中在第一配置中，所述第一数据链由第一部分、第二部分、第五部分和第六部分组成，其中所述第五部分定义在第五通道上的第一数据链的相应部分、所述第六部分定义在第六通道上的第一数据链的相应部分。

11.一种用于通过光电连接器传输一个或多个数据链的方法，所述光电连接器包含：第一端口和第二端口，其配置为接收电输入；第一多个光电转换器，其与第一端口电通信，其中第一多个光电转换器配置为在通过第一端口接收的第一电信号与相应的第一光信号之间转换，其中第一端口和第一多个光电转换器定义第一通道；第二多个光电转换器，其与第二端口电通信，其中第二多个光电转换器配置为在通过第二端口接收的第二电信号与相应的第二光信号之间转换，其中第二端口和第二多个光电转换器定义第二通道；选择组合器，其配置为组合第一光信号和第二光信号，用于通过一个或多个光纤传输到第一接收设备；和控制器，其与第一多个光电转换器和第二多个光电转换器中的每一个通信；所述方法包含：

在第一配置中，借助于控制器，在至少第一通道上传输第一数据链的至少第一部分，其中所述第一数据链定义通过一个或多个光纤在第一传输设备和第一接收设备之间的电通信；

将第一数据链的第一部分再分配到第二配置中的至少第二通道上，其中第一配置包含不同于第二配置的通道选择。

12.如权利要求11所述的方法，其进一步包含，在第一配置中，在第二通道上传输第一数据链的至少第二部分。

13.如权利要求12所述的方法，其中在第一配置中，所述第一数据链由第一数据链的第一部分和第一数据链的第二部分组成。

14.如权利要求11所述的方法，其进一步包含，在第二配置中，在第二通道上传输第一数据链。

15.如权利要求11所述的方法，其中在第二配置中将第一数据链的第一部分再分配到至少第二通道上进一步包含检测第一多个光电转换器的一个或多个的故障。

16.如权利要求11所述的方法，其中所述光电连接器进一步包含第三端口和第四端口，其配置为接收额外电输入；第三多个光电转换器，其与第三端口电通信，其中第三多个光电转换器配置为在通过第三端口接收的第三电信号与相应的第三光信号之间转换，其中第三端口和第三多个光电转换器定义第三通道；和第四多个光电转换器，其与第四端口电通信，其中第四多个光电转换器配置为在通过第四端口接收的第四电信号与相应的第四光信号之间转换，其中第四端口和第四多个光电转换器定义第四通道；其中所述选择组合器配置为组合第三光信号和第四光信号，用于通过一个或多个第二光纤传输到第二接收设备；其中所述控制器与第三多个光电转换器和第四多个光电转换器中的每个通信；所述方法进一步包含：

在第三配置中在至少第三通道上传输第二数据链的至少第一部分；和

将第二数据链的第一部分再分配到第四配置中的至少第四通道上，其中第三配置包含不同于第四配置的第二通道选择。

17.如权利要求16所述的方法，其中第二数据链与第一数据链不同，并且其中第二接收设备与第一接收设备不同。

18.如权利要求11所述的方法，其中光电连接器进一步包含第五端口和第六端口，其配置为接收进一步电输入；第五多个光电转换器，其与第五端口电通信，其中第五多个光电转换器配置为在通过第五端口接收的第五电信号与相应的第五光信号之间转换，其中第五端口和第五多个光电转换器定义第五通道；第六多个光电转换器，其与第六端口电通信，其中第六多个光电转换器配置为在通过第六端口接收的第六电信号与相应的第六光信号之间转换，其中第六端口和第六多个光电转换器定义第六通道；其中所述选择组合器配置为组合第五光信号和第六光信号，用于通过一个或多个光纤传输到第一接收设备；其中所述控制器与第五多个光电转换器和第六多个光电转换器中的每一个通信；所述方法进一步包含：

将第一数据链的额外相应部分传输到第五通道和第六通道上的第一接收设备。

19.如权利要求18所述的方法，第一配置包含在第二通道上传输第一数据链的至少第二部分。

20.如权利要求19所述的方法，其中在第一配置中，所述第一数据链由第一部分、第二部分、第五部分和第六部分组成，其中所述第五部分定义在第五通道上的第一数据链的相应部分、所述第六部分定义在第六通道上的第一数据链的相应部分。