CN103533465B - 一种无源光网络的设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种无源光网络的设计方法，包括选择合适的用户终端，所有的用户终端为兼具局端的终端设备；设计一个光分路器；采用光纤通信的方式将所述的用户终端分别与光分路器中的输入/输出接口连接；确定各用户终端之间采用时分复用的通信方式，为每个用户终端确定其发送信息的时隙；给所有的用户终端各分配一个唯一的识别号等步骤。本发明提供了一种结构简单安全的共享网络，本发明提供了一种结构简单安全的共享网络，该网络的每个用户终端都可以通过两级动态带宽分配和时分复用的方式进行大数据量的传送，即占用其它用户终端时隙。
Description
技术领域
本发明涉及网络设计领域，特别涉及一种近距离及较远区域内的多用户资源共享型网络，适用机密性要求很高的数据共享传输。
背景技术
目前，云技术在互联网领域是一个非常流行的分支，利用互联网为传输手段将资源上传到所谓的“云端”服务器，再利用互联网将“云端”的资源下载到个人用户终端，从而实现全球范围内的资源共享，整个网络是由全球的用户构成，具有全球性，是最大的资源共享网络。
这种全球性云技术始终是基于互联网的技术，对于全球资源的共享是有绝对优势的，但是这种技术又有先天性不足，保密性不强，容易被黑客攻击，机密数据易丢失。而且在很多情况下，并不需要这样一种大云端网络支持我们的共享资源型工作，特别是那种机密性要求很高的数据传输和交互，这时就有必要引入区域资源共享型，它独立于互联网之外，机密性得到保障。
对于区域资源共享型网络，大体可以分为两种，一种为实体云端型，如图1所示，即有实体中央服务器，每个用户均可以向此中央服务器上传与下载资源；另一种为虚拟云端型，如图2所示，即没有实体中央服务器，每一个用户均为本网络的服务器，所有的用户共同承载整个网络的服务器功能。
这两种网络结构是目前最为普遍的区域资源共享网络设计的架构，但是又有局限性，两者共同的缺点是传输载体，目前的区域资源共享型网络的传输载体多为铜线，传输距离受限，对于相距较远区域内用户建立资源共享网络将非常困难；另外，实体云端型需要一个云端（即，中央服务器）才能将所用的资源共享，这便对整个网络的设计与维护带来极大的不便，同样也会造成成本的上升；虚拟云端型虽不需要一个实体中央服务器，但仍需要一个位于网络中央的交换机，将整个网络内每个用户的拥有资源联接起来，方便彼此的访问与传输。
随着光通信技术的发展，特别是近年来光互联在互联网及数据中心的大量应用，实体云端型与虚拟云端型网络也引入的光互联的概念，即使用光纤代替铜线以达到远距离组网的目的，为实现光的引入，需要在中央服务器端或交换机端与用户端要进行一次电——光与光——电转换，但是这样将引入更多的光电收发器，而在整个交换机的设计中，光电收发器将为整个网络的成本带来大幅的上升，同时对于光电收发器的维护也将是现网使用者不得不面对的问题。图3所示为引入光互联后的连接示意图例。
发明内容
本发明的目的是为了实现安全网络共享提供一种无源光网络。
本发明的技术方案是：一种无源光网络的设计方法，包括以下步骤，
A、选择合适的用户终端，所有的用户终端为兼具局端的终端设备；
B、设计一个光分路器，所述的光分路器具有至少与步骤A中选择的用户终端数量相同的输入/输出接口，每个输入/输出接口都能接收到任何其它输入/输出接口中输入的信息，每个输入/输出接口都能向任何其它输入/输出接口发送信息；
C、采用光纤通信的方式将所述的用户终端分别与光分路器中的输入/输出接口连接；
D、确定各用户终端之间采用时分复用的通信方式，为每个用户终端确定其发送信息的时隙；
E、给所有的用户终端各分配一个唯一的识别号。
进一步的，上述的无源光网络的设计方法中：当轮到一个用户终端发送数据时；
该用户终端向所有的其它终端都发送数据包，所述的数据包包括发送给所有的用户终端的子包，子包中包括有接收端的识别号；
任一用户终端收到数据包后，开包，只对发送给本用户终端的子包进行处理。
进一步的，上述的无源光网络的设计方法中：在所述的数据包中，子包的大小一定。
进一步的，上述的无源光网络的设计方法中：在所述的数据包中，子包的大小根据需要动态带宽分配。
本发明提供了一种结构简单安全的共享网络，该网络的每个用户终端都可以通过两级动态带宽分配和时分复用的方式进行大数据量的传送，即占用其它用户终端时隙。
下面结合具体实施例对本发明作较为详细的描述。
附图说明
图1是目前的实体云端网络体系结构示意图。
图2是目前的虚拟云端网络体系结构示意图。
图3为引入光互联后的连接示意图例。
图4为本发明的无源光网络结构示意图。
图5为分散组建的圆桌式光分路器示意图。
图6为集成设计的圆桌式光分路器示意图。
图7为用户终端发送数据包示意图（短突发光包）。
图8为用户终端发送数据包示意图（长突发光包）。
图9数据包结构图（一）。
图10数据包结构图（二）。
具体实施方式
实施例1，本实施例是提供一种无源光网络的设计方法，该无源光网络的结构如图4所示，设计步骤如下：
A、选择合适的用户终端，所有的用户终端为兼具局端的终端设备；要求用户终端也可以是局端，它能够为其它用户终端分担服务。
B、设计一个光分路器，所述的光分路器具有至少与步骤A中选择的用户终端数量相同的输入/输出接口，每个输入/输出接口都能接收到任何其它输入/输出接口中输入的信息，每个输入/输出接口都能向任何其它输入/输出接口发送信息。本实施例中采用光分路器而不是一台具有智能的装置进行数据转发。
C、采用光纤通信的方式将所述的用户终端分别与光分路器中的输入/输出接口连接。
D、确定各用户终端之间采用时分复用的通信方式，为每个用户终端确定其发送信息的时隙；
E、给所有的用户终端各分配一个唯一的识别号。
F、当轮到一个用户终端发送数据时；
该用户终端向所有的其它终端都发送数据包，所述的数据包包括发送给所有的用户终端的子包，子包中包括有接收端的识别号；
任一用户终端收到数据包后，开包，只对发送给本用户终端的子包进行处理。这些数据包中，子包的大小一定，也可以根据需要动态带宽分配。
本实施例中提供了一种基于PON的“微云”网络设计。所谓“微云”概念，是针对全球性大云端概念提出的，微云针对区域资源共享型网络；PON，即无源光网络技术有其独特的优势，局端与终端之间采用下行广播式，上行时分复用技术，对于传输媒介的利用率较高，多个终端可以分时向局端发出资源请求；另外，PON中没有中继器，完全由传输介质连接，传输信号保密性高，不易受到干扰。
在实施例中，微云是如何基于PON技术实现区域网络互联的？PON网络中本来只有一个局端，所有的终端（即，ONU）只能向局端发出资源请求，这显然是不够，这里需要所用的用户单元均是局端也是均是终端，每个用户在这个网络中平等，没有主次之分。每一个用户均能向其它用户发出资源请求，同样每一个用户都必须能够响应其它用户的资源请求，并能根据请求向其它每一个用户发出相应的请求资源。如图4所示。
这是一个圆桌式的组网方式，每个网内用户单元地位相等。在这个网络中，中间是无源器件光分路器，其位置关系更像一个云端，只承接光信号的传输；传输介质为光纤，传输损耗小；每一个用户均依赖一个终端机接入到这个区域网络中，每一个终端均能向其它终端向发资源请求，其它终端根据收到的请求上传相应的资源或数据；每一个用户均能收到其它终端发来的资源请求，向其它终端根据请求上传相应的资源或数据。
光分路的实现方示有两种形态：分散组建与集成设计。分散组建由1分N分路器通过支路端口互相连接组成N+1端口的圆桌式光分路器，如图5所示；集成设计则集成工艺设计实现，如图6所示。
在本实施例的网络中，具有如下特点：
每一个终端发出与接收光信号的波长是一样，这就意味着这个网络在同一时刻只能有一个终端发光。
所有的终端均通过时分复用的方式进行信号组合传送，避免信号之间干扰。
终端的上行与下行的光信号均为突发型。
根据终端的光电性能及在线的用户数量可以自由设计物理传输距离。
为达到时分复用的目的，需要进行任意两台终端测距、时钟同步，注册，认证等动作，然后再把所用的ONU都同步到一个时钟概念下。
以下针对三个关键点进行阐述：
测距与时钟同步
此测距过程与目前PON网络上相同，不同之处在于不是一个ONU与其它ONU之间进行测距与时钟同步，而是每两个ONU之间均要进行测距与时钟同步，使得每个ONU能够在正确的时间点上传光信号，同时要求为所用的ONU在网络时钟轴上设置时钟ID，即每个ONU在网络时钟上的发光顺序编号。每个时钟ID的设置都必须考虑最大的测距距离。
时分复用
由于每个ONU上行与下行的波长是相同的，所以在同一时刻在整个网络中只能有一个ONU发出的光信号，这些光信号可以是短突发光包的组合如图7所示，也可以是整个长突发光包，如图8所示。长突发光包为所有短突发光包的集成，这些光信号中要求包括如下内容：本身ONU的ID，其它ONU的ID，应答其它ONU的上传资源，以及对其它ONU的资源请求信息。每个ONU都在指定的时钟点上上传光信号，其它时间处于关断状态。
动态带宽分配
由于为每个ONU分配了指定的时钟点，这将不能再按PON中的动态带宽分配方式设计本发明专利中的网络的动态带宽分配方式。
本实施例中涉及的动态带宽分配方式为二级分配原理。第一级的动态带宽分配是按其它ONU的资源请求情况在发光ONU的本时隙内进行带宽分配，以求小单元内的最大带宽利用率；第二级动态带宽分配是根据若干个时钟周期过程中每个ONU的对其它ONU的资源请求情况，再重新临时调整每个ONU在网络时钟上的时隙大小，但时钟ID不能变化，第二级动态带宽分配中带宽调配原则是按每个ONU的协议约定进行。
例如：当网络中，只有B终端对A终端的资源请求数据量较大时，那么将在A终端的时隙窗口内进行一级动态带宽分配，如图9所示。
当若干时钟周期中，其它ONU的资源请求带宽占有量都比较小时，如果此时某一个ONU对A ONU的资源请求突然增大，如图10所示。那么此时所用ONU将根据情况调整各自的带宽时隙，使A ONU能够获得更大的上传数据带宽，从而提高整个网络的带宽利用率。
Claims (3)
1.一种无源光网络的设计方法，其特征在于：包括以下步骤，
A、选择合适的用户终端，所有的用户终端为兼具局端的终端设备；所有的用户终端发出与接收光信号的波长是一样；所有的用户终端的上行与下行的光信号均为突发型；
B、设计一个光分路器，所述的光分路器具有至少与步骤A中选择的用户终端数量相同的输入/输出接口，每个输入/输出接口都能接收到任何其它输入/输出接口中输入的信息，每个输入/输出接口都能向任何其它输入/输出接口发送信息；光分路器为圆桌式光分路器；
C、采用光纤通信的方式将所述的用户终端分别与光分路器中的输入/输出接口连接；
D、确定各用户终端之间采用时分复用的通信方式，为每个用户终端确定其发送信息的时隙；
为达到时分复用的目的，需要进行任意两台用户终端测距、时钟同步，注册，认证，然后再把所用的用户终端都同步到一个时钟概念下；
测距时每两个用户终端之间均要进行测距与时钟同步，使得每个用户终端能够在正确的时间点上传光信号，同时要求为所用的用户终端在网络时钟轴上设置时钟ID，即每个用户终端在网络时钟上的发光顺序编号；
每个用户终端动态带宽分配，动态带宽分配方式为二级分配；第一级的动态带宽分配是按其它用户终端的资源请求情况在发光用户终端的本时隙内进行带宽分配；第二级动态带宽分配是根据若干个时钟周期过程中每个用户终端的对其它用户终端的资源请求情况，再重新临时调整每个用户终端在网络时钟上的时隙大小，但时钟ID不能变化，第二级动态带宽分配中带宽调配原则是按每个用户终端的协议约定进行；
当轮到一个用户终端发送数据时；
该用户终端向所有的其它终端都发送数据包，所述的数据包包括发送给所有的用户终端的子包，子包中包括有接收端的识别号；
任一用户终端收到数据包后，开包，只对发送给本用户终端的子包进行处理；
E、给所有的用户终端各分配一个唯一的识别号。
2.根据权利要求1所述的无源光网络的设计方法，其特征在于：在所述的数据包中，子包的大小一定。
3.根据权利要求1所述的无源光网络的设计方法，其特征在于：在所述的数据包中，子包的大小根据需要动态分配。
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