CN1805393A - 光lan系统的光路切换装置 - Google Patents

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Abstract

光LAN系统的光路切换装置。在光LAN系统中，在输入和输出光缆与各个节点装置之间设置有光连接器。该光连接器包括具有棱镜的可移动体，即开关主体。该开关主体在第一位置，即第一状态和第二位置，即第二状态之间选择性地进行切换，在第一位置处，输入和输出光缆与节点装置光连接，而在第二位置处，输入和输出光缆以绕过节点装置的方式彼此光连接。这种构造通过相对简单的结构来抑制网络崩溃。

Description

光LAN系统的光路切换装置
技术领域
本发明涉及在光LAN系统中使用的光路切换装置，更具体地，涉及用于抑制由节点装置的问题而导致的网络崩溃(crash)的技术。
背景技术
通常的环型光LAN系统包括通过光缆连接在一起的用于限定网络的多个节点装置。光信号借助于光缆通过节点装置循环。因此，如果这些节点装置中的任何一个出现故障，则光信号无法传送到该故障节点装置之后的节点装置，这会导致网络崩溃。
日本特开专利公报No.2003-273810公开了一种技术，该技术用于在节点装置中的任何一个出现故障时抑制网络崩溃。更具体地，根据该技术，每一个节点装置都通过用作为光路切换装置的光连接器与输入光缆和输出光缆相连。该光连接器包括与输入光缆相连的第一网络端子，以及与输出光缆相连的第二网络端子。该光连接器还包括与节点装置相连的第一节点端子和第二节点端子。此外，该光连接器具有第一光开关和第二光开关。第一光开关选择性地将网络端子彼此相连或断开。第二光开关选择性地将各个节点端子与对应的一个网络端子相连或断开。
如果节点装置正常工作，则第一光开关打开，以使得网络端子彼此断开，而第二光开关闭合，以使得各个节点端子与对应的网络端子相连。在这种状态下，输入光缆通过第一网络端子、第二光开关以及第一节点端子与节点装置相连。此外，输出光缆通过第二网络端子、第二光开关以及第二节点端子与节点装置相连。结果，该节点装置保持为允许从输入光缆接收光信号并向输出光缆发送该光信号的状态。
如果该节点装置出现故障，则第一光开关闭合，以使得网络端子彼此相连，而第二光开关打开，以使得节点端子与对应的网络端子断开。在这种状态下，输入光缆通过第一网络端子、第一光开关以及第二网络端子与输出光缆相连。此外，该故障节点装置与输入和输出光缆断开。因此，光信号以绕过该故障节点装置的方式从输入光缆发送至输出光缆。通过这种方式，可以防止由节点装置的故障而导致的网络崩溃。
如以上文献所述，光连接器具有第一光开关和第二光开关，该第一光开关选择性地将输入和输出光缆彼此相连或断开，第二光开关选择性地将输入和输出光缆与节点装置相连或断开。即，该光连接器必须具有至少两个用于切换光路的光开关，或者第一和第二光开关。彼此独立地控制这些开关。这使得光连接器的结构复杂并增加了成本。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种光LAN系统的光路切换装置，其能够通过相对简单的结构来抑制网络崩溃。
为了实现以上和其他目的并根据本发明的目的，提供了一种用于光LAN系统的光路切换装置。该装置设置在输入和输出光缆与节点装置之间。该装置包括开关主体，该开关主体包括光学组件。该开关主体在第一状态和第二状态之间选择性地进行切换，在第一状态中，输入和输出光缆与节点装置光连接，而在第二状态中，输入和输出光缆以绕过该节点装置的方式彼此光连接。
根据结合附图的以下说明，本发明的其他方面和优点将变得明了，附图通过示例的方式说明了本发明的原理。
附图说明
通过参照优选实施例以及附图进行的以下说明，可以最好地理解本发明及其目的和优点，在附图中：
图1是表示根据本发明第一实施例的光LAN系统的示意图；
图2(a)是示意性地表示设置在图1的各个节点装置中的光连接器的侧视图，该光连接器保持为可移动体位于第一位置的状态；
图2(b)是与图2(a)相对应的示意性平面图；
图3(a)是示意性地表示光连接器的侧视图，该光连接器保持为可移动体位于第二位置的状态；
图3(b)是与图3(a)相对应的示意性平面图；
图4(a)是示意性地表示第一实施例的变型例的光连接器的侧视图，该光连接器保持为可移动体位于第一位置的状态；
图4(b)是示意性地表示图4(a)的光连接器的侧视图，该光连接器保持为可移动体位于第二位置的状态；
图5是示意性地表示第一实施例的变型例的平面图；
图6(a)是示意性地表示根据本发明第二实施例的光连接器的平面图，该光连接器保持为可移动体位于第一位置的状态；
图6(b)是示意性地表示图6(a)的光连接器的平面图，该光连接器保持为可移动体位于第二位置的状态；
图7是示意性地表示第二实施例的变型例的平面图；以及
图8是示意性地表示本发明第三实施例的平面图。
具体实施方式
下面将参照附图来说明本发明的第一实施例。
图1表示根据第一实施例的光LAN系统，或者环型光LAN系统，该系统适于在车辆中使用。该系统包括多个节点装置1、2。节点装置1、2包括主节点1和多个从属节点2(第一至第n从属节点2-1至2-n)。主节点1和从属节点2通过光缆3连接在一起，用于限定环型网络。
主节点1例如安装在车辆(未示出)的仪表板上。主节点1包括由微计算机等构成的控制器(主控制器)11。主控制器11例如具有中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)。用作信号器(annunciator)的显示器12与主控制器11相连。该显示器12以暴露的方式设置在仪表板上，以使得车辆的驾驶员可以看到该显示器12。在必要时，主控制器11对显示器12进行操作，以用字符或代码来表示各个从属节点2的状态。可以通过数量与从属节点2的数量相对应的指示灯来代替显示器12。在这种情况下，主控制器11使这些指示灯中的任何一个点亮或闪烁，来通知驾驶员对应从属节点2的状态。
用作光产生组件的E/O转换器(电光转换器)13和用作光接收组件的O/E转换器(光电转换器)14通过对应的导线与主控制器11相连。E/O转换器13通过对应的导线从主控制器11接收电信号，并将该电信号转换为光信号。然后将该光信号发送至与E/O转换器13相连的输出光缆3。O/E转换器14从与其相连的对应输入光缆3接收光信号，并将该光信号转换为电信号。然后通过对应的导线将该电信号发送至主控制器11。
从属节点2安装在车辆的各个部分中。每一个从属节点2都包括负载装置22，该负载装置22是电子元件。由诸如电机的电致动器或灯来构成该负载装置22。响应于主节点1的指令，各个从属节点2对相关的负载装置22进行致动。预先对各个从属节点2赋予唯一的地址。
每一个从属节点2都包括由微计算机等构成的控制器(从属控制器)21。从属控制器21例如具有中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)。用作光产生组件的E/O转换器(电光转换器)23和用作光接收组件的O/E转换器(光电转换器)24通过对应的导线分别与各个从属控制器21相连。E/O转换器23通过对应的导线从相关的从属控制器21接收电信号，并将该电信号转换为光信号。然后将该光信号发送至与E/O转换器23相连的对应输出光缆3。O/E转换器24从与其相连的对应输入光缆3接收光信号，并将该光信号转换为电信号。然后通过对应的导线将该电信号发送至相关的从属控制器21。
各个负载装置22通过驱动器(驱动器电路)25与相关的从属控制器21相连。各个从属控制器21控制对应的驱动器25，以对相关的负载装置22进行致动。
各个节点装置1、2与电源V相连，并通过来自电源V的电力进行驱动。各个节点装置1、2通过光连接器30与对应的输入和输出光缆3光连接。光连接器30对输入或输出光缆3与相关节点装置1、2之间的光路进行切换。稍后将详细说明光连接器30。
光LAN系统采用令牌传递方法作为该系统的访问控制方法。更具体地，主节点1向网络或者由光缆3限定的光传输线路送出令牌信号作为指令信号。该令牌信号包括该信号要发送到的从属节点2的地址信息以及各种指令信息。在从主节点1发送到光传输路线之后，该指令信号首先由第一从属节点2-1接收。如果包含在该信号中的地址与第一从属节点2-1的地址相对应，则第一从属节点2-1根据该信号的指令信息进行操作。此外，第一从属节点2-1向指令信号中添加必要的返回信息，并将该信号发送至网络，作为对主节点1的返回信号。相反，如果该指令信号的地址与第一从属节点2-1的地址不对应，则从属节点2-1简单地将该信号传递到网络。
在从第一从属节点2-1发送到网络中之后，该令牌信号(返回信号或指令信号)由第二从属节点2-2接收。根据该令牌信号，第二从属节点2-2按照以上所述的与第一从属节点2-1相同的方式进行操作。该令牌信号随后被发送至后续从属节点2。通过这种方式，由主节点1作为指令信号送出的令牌信号被连续地从第一从属节点2-1传递到第n从属节点2-n。然后，从最后一个(第n)从属节点2-n将该令牌信号送出到网络中，并由主节点1作为返回信号接收。根据包含在来自网络的返回信号中的返回信息，主节点1确定与该返回信号相对应的从属节点2的状态。
接下来，将参照图2(a)至3(b)详细地说明光连接器30。尽管图2(a)至3(b)分别表示从属节点2的光连接器30，但是主节点1的光连接器30的结构与从属节点2的相同。
如图2(a)至3(b)所示，对应的输入和输出光缆3与各个光连接器30相连。每一个光连接器30都包括用作开关主体的可移动体31，以及用于移动该可移动体31的电磁致动器32。该可移动体31包括支撑底板33、光输入线路34、光输出线路35，以及用作光学组件的棱镜36。在第一实施例中，可移动体31还包括对应的O/E转换器24(14)和E/O转换器23(13)。
支撑底板33具有第一表面33a和与该第一表面33a相对的第二表面33b。光输入线路34和光输出线路35由透光材料构成，并设置在支撑底板33的第一表面33a上。O/E转换器24(14)和E/O转换器23(13)也位于第一表面33a上。O/E转换器24(14)设置在从光输入线路34延伸的线路上，而E/O转换器23(13)设置在从光输出线路35延伸的线路上。作为光折射组件的棱镜36设置在支撑底板33的第二表面33b上与光输入线路34和光输出线路35相对应的位置处。
电磁致动器32在图2(a)所示的第一状态和图3(a)所示的第二状态之间选择性地切换可移动体31。换句话说，电磁致动器32在图2(a)的第一位置和图3(a)的第二位置之间移动可移动体31。该电磁致动器32包括与可移动体31相连的柱塞(plunger)37以及弹簧38。当接收从相关的从属控制器21(主控制器11)提供的驱动信号时，柱塞37在弹簧38的驱动力的作用下缩回，如图2(a)所示。可移动体31由此移动到第一位置。当暂停向电磁致动器32提供指令信号时，柱塞37在弹簧38的驱动力的作用下伸出，如图3(a)所示。可移动体31由此移动到第二位置。
参照图2(a)和2(b)，当可移动体31保持在第一位置时，棱镜36保持在后撤位置，该后撤位置与对应于输入和输出光缆3的位置分离。此外，光输入线路34设置在从输入光缆3延伸的线路上，而光输出线路35设置在从输出光缆3延伸的线路上。这种设置使得光信号能够从输入光缆3通过光输入线路34传播，并且由O/E转换器24(14)接收。另外，该设置使得光信号能够从E/O转换器23(13)通过光输出线路35传播，并发送到输出光缆3。即，节点装置2(1)与相关的输入和输出光缆3光连接。
如图3(a)和3(b)所示，当可移动体31保持在第二位置时，光输入线路34和光输出线路35保持在与从相关光缆3延伸的线路分离的位置。换句话说，节点装置2(1)与相关输入和输出光缆3光断开。而棱镜36设置在从相关输入和输出光缆3延伸的线路上。换句话说，棱镜36设置在与输入和输出光缆3相对应的工作位置。棱镜36被设置为使得棱镜的端面与用作光输入部分的输入光缆3相对，并且棱镜的端面与用作光输出部分的输出光缆3相对。由此将光信号从输入光缆3发送到棱镜36。随后该光信号在棱镜36中折射，并从棱镜36发送到输出光缆3。即，输入和输出光缆3通过棱镜36彼此光连接。当可移动体31保持在第二位置时，棱镜36形成对相关节点装置2(1)进行旁通的旁通光路。
如果节点装置1、2都正常工作，则对应的控制器11、21向相关光连接器30的电磁致动器32提供驱动信号。可移动体31由此移动到图2(a)和2(b)所示的第一位置，以使节点装置1、2与对应的输入和输出光缆3光连接。因此由以环形方式连接在一起的节点装置1、2构成网络，允许通过节点装置1、2进行正常的光通信。
相反，如果节点装置1、2中的任何一个出现了故障，则故障节点装置1、2的控制器11、21暂停向相关光连接器30的电磁致动器32提供驱动信号。例如，如果O/E转换器14、24或者E/O转换器13、23或者节点装置1、2中的任何一个的任意其他通信元件出现故障，则相关的控制器11、21停止向电磁致动器32提供驱动信号。此外，如果例如由于导线断开而导致暂停从电源V向节点装置1、2提供电力，则通信以及向相关电磁致动器32提供信号都会中断。
当停止向电磁致动器32提供驱动信号时，可移动体31切换到图3(a)和3(b)的第二位置。通过这种方式，故障节点1、2与相关的输入和输出光缆3光断开。进而，输入和输出光缆3通过棱镜36彼此进行光连接。因此，将故障节点装置1、2与网络断开，以使得网络仅由正常工作的节点装置1、2来构成，由此抑制了网络崩溃。
如果任意一个从属节点2出现故障，则允许主节点1在该从属节点2不对主节点1的指令信号进行响应时，获知该从属节点2的故障。
第一实施例具有以下优点。
(1)包括棱镜(光学组件)36的单个可移动体(开关主体)31在第一位置(第一状态)和第二位置(第二状态)之间选择性地进行切换。当可移动体31保持在第一位置时，输入和输出光缆3与相关节点装置1、2光连接。当可移动体31保持在第二位置时，输入和输出光缆3以绕过节点装置1、2的方式彼此光连接。因此，与传统技术不同，不需要与用于对输入光缆和输出光缆之间的通信进行切换的开关相分离地提供用于对输入和输出光缆与节点装置之间的通信进行切换的开关。因此，通过相对简单的结构来抑制网络崩溃。
(2)可移动体31通过电磁致动器32在第一位置和第二位置之间移动。当接收从相关控制器11、21提供的驱动信号时，电磁致动器32将可移动体31移动到第一位置。当暂停提供该信号时，电磁致动器32将可移动体31移动到第二位置。如果由于导线断开等原因而导致不能从电源V向节点装置1、2正常提供电力，则暂停向电磁致动器32提供驱动信号。可移动体31由此移动到第二位置。因此，如果节点装置1、2中的任何一个由于来自电源V的电力供应中断而出现故障，则可以将故障节点装置1、2可靠地与网络断开。
第一实施例可以进行如下修改。
可以将各个控制器11、21设置在对应的支撑底板33上。
参照图4(a)和4(a)，可以可移动的方式设置O/E转换器24(14)和E/O转换器23(13)，而不是将O/E转换器24(14)和E/O转换器23(13)设置在支撑底板33上。
如图5所示，可以采用一对反射镜39作为光学组件，而不是棱镜36。
可以移动光输出线路35、光学组件36(光学组件39)、输入光缆3的端部以及输出光缆3的端部，而不是移动光输入线路34。在这种情况下，通过与电磁致动器32的柱塞37相连的单个可移动组件来支撑这些端部。电磁致动器32在面对光输入路线34和光输出路线35的位置与面对光学组件36(光学组件39)的位置之间移动该可移动组件。该结构也具有与第一实施例相同的操作效果。
可以忽略光输入路线34和光输出路线35。在这种情况下，当可移动体31位于第一位置时，将光信号直接从输入光缆3发送至O/E转换器14、24。此外，将该光信号直接从E/O转换器13、23发送至输出光缆3。
可以采用压电致动器而不是电磁致动器32作为用于移动可移动体31的致动器。
以下将说明本发明的第二实施例。将着重说明第一实施例与第二实施例之间的不同。
如图6(a)和6(b)所示，输入光缆3和输出光缆3与相关光连接器30相连，以使得输入和输出光缆3同轴设置。光连接器30包括用作开关主体的可移动体41和用于移动可移动体41的电磁致动器42。可移动体41包括支撑组件43和分别用作光学组件的一对反射镜44。反射镜44固定在支撑组件43上。
电磁致动器42具有与可移动体41相连的柱塞45。当电磁致动器42从相关控制器21(11)接收驱动信号时，柱塞45如图6(a)所示伸出。可移动体41由此移动到第一位置。当暂停向电磁致动器42提供信号时，柱塞45如图6(b)所示缩回，由此将可移动体41移动到第二位置。
当可移动体41保持在第一位置时，反射镜44位于与输入和输出光缆3相对应的工作位置，如图6(a)所示，在这种状态下，反射镜44之一对光信号进行反射，以将该光信号从输入光缆3发送至O/E转换器24(14)。另一个反射镜44对该光信号进行反射，以将该光信号从E/O转换器23(13)发送至输出光缆3。
相反，如果可移动体41保持在第二位置，则反射镜44位于与该工作位置分离的后撤位置，如图6(b)所示。在这种状态下，将光信号从输入光缆3引导到输出光缆3，而不由反射镜44接收。
如上所述，在第二实施例中，当节点装置1、2中的任何一个出现故障并且相关可移动体41切换到第二位置时，将光信号从输入光缆3提供到输出光缆3，而不由反射镜44接收。通常，当光信号由光学组件反射或折射后，信号的光量会降低。然而，在第二实施例中，当节点装置1、2中的任何一个出现故障时，光信号被引导到后续节点1、2，而并不由光学组件反射或折射。这样，在抑制光信号的衰减的同时，也提高了光通信的可靠性。
可以将第二实施例修改为图7所示的形式。在该变型例中，允许各个反射镜44在由实线表示的工作位置和虚线表示的后撤位置之间转动。通过致动器50使各个反射镜44摆动，该致动器50由来自相关控制器21(11)的驱动信号进行驱动。两个反射镜44一起构成单个开关主体(单个可移动体)。该变型例也具有与图6的第一实施例相同的操作效果。
下面将说明本发明的第三实施例。将着重说明第一实施例与第三实施例之间的不同。
在第三实施例中，每一个光连接器30都包括一对光学组件55，如图8所示。将各个光学组件55构造为在光信号透射状态和光信号反射状态之间进行切换。两个光学组件55一起构成单个切换组件。每一个光学组件55都是固定的，并且位于与输入或输出光缆3相对应的位置。各个光学组件55例如由液晶材料构成。当向光学组件55施加电压时，光透过光学组件55透射。当没有施加电压时，光被光学组件55反射。
当从相关的控制器21(11)接收驱动信号时，光学组件55切换至第一状态。在第一状态下，光学组件55之一透射光信号，以将该光信号从输入光缆3发送至O/E转换器24(14)。同时，另一光学组件55透射该光信号，以将该光信号从E/O转换器23(13)发送至输出光缆3。当停止向光学组件55提供驱动信号时，光学组件55切换至第二状态。在第二状态下，光学组件55对该光信号进行反射和折射，以将该光信号从输入光缆3引导至输出光缆3。
第三实施例由此具有与第一实施例相同的操作效果。此外，由于第三实施例不包括为了切换光路而移动的可移动组件，所以第三实施例具有进一步简化的结构。
本发明的光LAN系统可以用于除在车辆中使用以外的其他目的。本发明的光LAN系统可以应用于除环型以外的不同类型的光LAN系统，例如总线型。
应该将这些示例和实施例视为示例性的而不是限制性的，并且本发明并不限于在此给出的细节，而是可以在所附权利要求的等价物的范围之内进行修改。

Claims (11)

1、一种用于光LAN系统的光路切换装置，该装置设置在输入和输出光缆与节点装置之间，该装置的特征在于：
包括光学组件的开关主体，其中该开关主体在第一状态和第二状态之间选择性地进行切换，在第一状态下，所述输入和输出光缆与所述节点装置光连接，而在第二状态下，所述输入和输出光缆以绕过所述节点装置的方式彼此光连接。
2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光学组件在所述开关主体切换至第一状态或第二状态时用于对光信号进行折射。
3、根据权利要求2所述的装置，其特征在于，当所述开关主体切换至第一状态时，允许光信号从所述输入光缆传播到所述节点装置，然后从所述节点装置传播到所述输出光缆，而不经过所述光学组件，而当所述开关主体切换至第二状态时，所述光学组件对光信号进行折射，以将该光信号从所述输入光缆发送至所述输出光缆。
4、根据权利要求2所述的装置，其特征在于，当所述开关主体切换至第一状态时，所述光学组件对光信号进行折射，以将该光信号从所述输入光缆发送到所述节点装置，然后从该节点装置发送到所述输出光缆，而当所述开关主体切换至第二状态时，允许光信号从所述输入光缆传播到所述输出光缆，而不经过所述光学组件。
5、根据权利要求1至4中的任意一项所述的装置，其特征在于，所述开关主体包括可移动体，并且其中该可移动体可以在与第一状态相对应的第一位置和与第二状态相对应的第二位置之间移动。
6、根据权利要求5所述的装置，其特征在于，用于在所述第一位置和所述第二位置之间移动所述可移动体的致动器，其中该致动器在接收到外部驱动信号时，将所述可移动体移动到所述第一位置，而当停止提供该驱动信号时，将所述可移动体移动到所述第二位置。
7、根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述致动器由电磁致动器或者压电致动器构成。
8、根据权利要求5所述的装置，其特征在于，当所述可移动体保持在所述第一位置和所述第二位置之一处时，所述光学组件位于与所述输入和输出光缆相对应的工作位置，而当所述可移动体保持在所述第一位置和所述第二位置中的另一个位置处时，所述光学组件位于与该工作位置分离的后撤位置。
9、根据权利要求1至4中的任意一项所述的装置，其特征在于，所述光学组件由棱镜或反射镜构成。
10、根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述光学组件被构成为在光信号透射状态和光信号反射状态之间进行切换，其中，当所述开关主体切换到所述第一状态时，该光学组件透射该光信号，以将该光信号从所述输入光缆传递到所述节点装置，然后从所述节点装置传递到所述输出光缆，而当所述开关主体切换到所述第二状态时，该光学组件对该光信号进行反射和折射，以将该光信号从所述输入光缆发送到所述输出光缆。
11、根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述开关主体在接收到外部驱动信号时切换至所述第一状态，而当停止提供该驱动信号时，切换至所述第二状态。
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