CN109474341A - 一种光纤网络及其网络拓扑方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光纤网络，其包括：网络控制器，网络终端，网络监视器，该网络控制器与各该网络终端联网，形成总线型FC网络，该网络监视器设置在该网络控制器与各该网络终端之间，对网络上行及下行通信进行监控，其中当网络下行通信传输数据时，该网络控制器向该网络终端广播数据集合，该网络终端接收数据集合，从中分选出对应节点数据并执行；当网络上行通信传输数据时，数据集合中的节点数据包括邀请传输指令，供对应该网络终端执行并上传数据，籍此省去传统FC网络中必须存在的中心交换机，从而简化网络结构，并降低了网络架设成本，同时减小了数据传输的网络延迟，布线简单，可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及一种光纤网络，尤其涉及采用PON网络构架下的光纤网络及其网络拓扑方法。
背景技术
传统的光纤通道协议Fiber Channel(FC)网络拓扑，主要支持有点对点(Point-to-point topology)、仲裁环(Arbitrated Loop)和交换式(Fabric topology)三种。
点对点拓扑虽然结构简单，但根本无法适用大型网络。Fabric拓扑可以支持大型网络，但设计相当复杂，性能要求很高，而且两个结点之间的通信必须要经过fabric。而仲裁环拓扑控制虽然简单，但可靠性低，一个节点故障，将会造成全网瘫痪。
因此如何解决上述问题，在大规模的组网过程中，实现在不依靠中心交换节点的同时，确保组网的可靠性问题，一直是困扰本领域技术人员的难题。
据此，本发明人提出了一种新型的光纤网络拓扑结构(以下简称FPON)，以在原有FC拓扑架构基础上设计出一种新型网络拓扑架构，将FC协议技术(FC-AE-1553)与PON网络架构进行融合，形成一种新型总线式FC网络方案。
发明内容
因此，本发明的主要目的在于提供一种光纤网络及其网络拓扑方法，以省去传统FC网络中必须存在的中心交换机，从而简化网络结构。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种光纤网络拓扑方法，其步骤包括：设置网络控制器与各网络终端联网，形成总线型FC网络；当网络下行通信传输数据时，网络控制器向网络终端广播数据集合，网络终端接收数据集合，从中分选出对应节点数据并执行；当网络上行通信传输数据时，数据集合中的节点数据包括邀请传输指令，供对应网络终端执行并上传数据。
优选地，该总线型FC网络为单纤双向无源光网络，使用至少两个波长完成网络上行和下行通信。
优选地，该网络上行通信波长为1310nm，下行通信波长为1490nm。
优选地，该光纤网络拓扑方法的步骤还包括：在该总线型FC网络中设置网络监视器，对网络上行及下行通信进行监控。
优选地，该数据集合中的各节点数据包括与网络终端对应匹配的验证数据，以供网络终端分选后，仅保留对应验证数据的节点数据并执行。
优选地，该邀请传输指令中包括该网络控制器允许对应该网络终端与其进行通信的授时窗口数据，该网络终端在授时窗口期内与该网络控制器完成上行通信。
为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，还提供了一种光纤网络，其包括：网络控制器，网络终端，网络监视器，该网络控制器与各该网络终端联网，形成总线型FC网络，该网络监视器设置在该网络控制器与各该网络终端之间，对网络上行及下行通信进行监控，其中当网络下行通信传输数据时，该网络控制器向该网络终端广播数据集合，该网络终端接收数据集合，从中分选出对应节点数据并执行；当网络上行通信传输数据时，数据集合中的节点数据包括邀请传输指令，供对应该网络终端执行并上传数据。
优选地，该总线型FC网络为单纤双向无源光网络，使用至少两个波长完成网络上行和下行通信。
优选地，该数据集合中的各节点数据包括与网络终端对应匹配的验证数据，以供网络终端分选后，仅保留对应验证数据的节点数据并执行。
优选地，该邀请传输指令中包括该网络控制器允许对应该网络终端与其进行通信的授时窗口数据，该网络终端在授时窗口期内与该网络控制器完成上行通信。
通过本发明提供的该光纤网络及其网络拓扑方法，能够以省去传统FC网络中必须存在的中心交换机，从而简化网络结构，并降低了网络架设成本，同时减小了数据传输的网络延迟，布线简单，易于扩充，即使部分网络终端节点失效，也不会影响整个网络，可靠性高。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明的光纤网络拓扑结构示意图；
图2是本发明的光纤网络拓扑结构数据下行示意图；
图3是本发明的光纤网络拓扑结构数据上行示意图；
图4是本发明的光纤网络拓扑方法步骤流程图；
图5是本发明的光纤网络拓扑方法下行工作流程图；
图6是本发明的光纤网络拓扑方法上行工作流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本领域的技术人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，在本领域普通技术人员没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
为了实现在FC网络中省去中心交换机的技术难题，本发明的光纤网络及其网络拓扑方法结合了FC-AE-1553协议和GPON协议，在优选实施方式下，沿用FC的4层协议FC-AE-1553，并对于FC-2层协议进行了改进，以形成一种新型的数据交换方式的网络拓扑结构。
(一)
具体来说，如图1所示，该光纤网络，主要包括：网络控制器(NET Controller，文中简称NC)，其负责安排FC-AE-1553网络中的传输过程，以通过命令序列发起FC-AE-1553交换，安排网络中的网络终端进行数据通信，并报告完成情况；网络终端(Network Terminal，文中简称NT)对NC发起的命令序列作出响应的光纤通道节点。主要完成子系统和光纤通道网络之间的数据传输。功能类似MIL-STD-1553中的远程终端。其中该网络控制器与各该网络终端联网，形成总线型FC网络。
而为了稳定整个网络的数据传输并进行监控，本发明的优选实施例中可以选择设置网络监视器((Network Monitor，文中简称NM)其在该网络控制器与各该网络终端之间，以对网络上行及下行通信进行监控，从而更好的稳定光纤网络的数据传输。
其中在优选实施方式中，该总线型FC网络优选为单纤双向无源光网络，使用至少两个波长完成网络上行和下行通信，即从NC到NT的数据传输，定义为下行；从NT到NC的数据传输，定义为上行，而本实施例下优选上行通信波长采用1310nm，下行采用1490nm。从而实现波分复用方案，以达到减少FC-0层的比特同步时间的目的。
此外需要说明的是，鉴于上述两个波长分别完成上行和下行通信，因此需要根据NC、NT各角色功能的不同，针对数据传输过程中不同的交换模式，提供合理的数据流流向。籍此通过扩充NC的调度和管理功能，来有效解决NT与NT之间的数据传输问题，从而跨越上行、下行之间的物理阻隔。
具体来说，如图2所示，当网络下行通信传输数据时，该网络控制器向该网络终端广播数据集合，如图2中的N、1、2数据块示意，该网络终端接收数据集合，从中分选出对应节点数据并执行，具体来说，该数据集合中的各节点数据包括与网络终端对应匹配的验证数据，如图2中所示，各NT有各自的验证数据编码从#1～#N，从而接收N～1的数据集合后，可供网络终端针对该验证数据进行分选，并仅保留对应验证数据的节点数据以执行，而NT对于不适用本结点的数据，则进行丢弃，只保留本结点的特定数据并运行。
而当网络上行通信传输数据时，如图3所示，该NC则会在该数据集合中的节点数据中加入邀请传输指令，以供对应的该网络终端执行并上传数据。具体来说，在优选实施方案中，该邀请传输指令中包括：该网络控制器允许对应该网络终端与其进行通信的授时窗口数据，而该网络终端在该授时窗口期内，被允许与该网络控制器完成上行通信，从而有序地管控下属NT的数据上行传输工作，此外该授时窗口数据也可以被解释为上报顺序序列数据，从而如图3所示，各NT排队向该NC上传带有各自验证数据的数据包，以供NC进行分辨和数据管理，同时此类排队上传也不会造成网络拥堵，从而有序地进行数据上行传输。
(二)
此外本发明的另一个方面，还提供了一种与上述光纤网络对应的光纤网络拓扑方法，请参阅图4，步骤包括：设置网络控制器与各网络终端联网，形成总线型FC网络，在优选实施方案中，该总线型FC网络为单纤双向无源光网络，使用至少两个波长完成网络上行和下行通信，即该网络上行通信波长为1310nm，下行通信波长为1490nm；从而当网络下行通信传输数据时，网络控制器向网络终端广播数据集合，网络终端接收数据集合，从中分选出对应节点数据并执行；当网络上行通信传输数据时，数据集合中的节点数据包括邀请传输指令，供对应网络终端执行并上传数据。
在优选实施方案中，该光纤网络拓扑方法的步骤还包括：在该总线型FC网络中设置网络监视器，对网络上行及下行通信进行监控。
此外在优选实施方案中，该数据集合中的各节点数据包括与网络终端对应匹配的验证数据，以供网络终端分选后，仅保留对应验证数据的节点数据并执行。
在优选实施方案中，该邀请传输指令中包括该网络控制器允许对应该网络终端与其进行通信的授时窗口数据，该网络终端在授时窗口期内与该网络控制器完成上行通信。
请参阅图5至图6，该光纤网络拓扑方法的具体工作步骤包括：整个光纤网络初始化后；当数据下行时，由NC向NT广播传输命令，NT接收后开启接收模式，之后该NC则开始广播数据集合，NT在接收模式下收取该数据集合，并从中分选出对应节点数据执行后，向NC反馈响应状态；而当数据上行时则由NC向NT广播带有授时窗口数据的传输命令，NT接收后开始准备所需上传的数据，以向NC发送响应状态，并在各NT对应的授时窗口期内向NC上传数据，而此时NC根据授时窗口数据的序列，接收对应的NT数据并管理，从而完成该光纤网络的数据上行和下行的传输。
综上所述，通过本发明提供的该光纤网络及其网络拓扑方法，能够以省去传统FC网络中必须存在的中心交换机，从而简化网络结构，并降低了网络架设成本，同时减小了数据传输的网络延迟，布线简单，易于扩充，即使部分网络终端节点失效，也不会影响整个网络，可靠性高，从而特别适合针对传统FC网络进行改造，以获得上述有益效果，因此具有较高应用及推广价值。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。
Claims (10)
1.一种光纤网络拓扑方法，步骤包括：
设置网络控制器与各网络终端联网，形成总线型FC网络；
当网络下行通信传输数据时，网络控制器向网络终端广播数据集合，网络终端接收数据集合，从中分选出对应节点数据并执行；
当网络上行通信传输数据时，数据集合中的节点数据包括邀请传输指令，供对应的网络终端执行并上传数据。
2.根据权利要求1所述光纤网络拓扑方法，其中，所述总线型FC网络为单纤双向无源光网络，使用至少两个波长完成网络上行和下行通信。
3.根据权利要求2所述光纤网络拓扑方法，其中，所述网络上行通信波长为1310nm,下行通信波长为1490nm。
4.根据权利要求1所述光纤网络拓扑方法，步骤还包括：
在所述总线型FC网络中设置网络监视器，对网络上行及下行通信进行监控。
5.根据权利要求1所述光纤网络拓扑方法，其中，所述数据集合中的各节点数据包括与网络终端对应匹配的验证数据，以供网络终端分选后，仅保留对应验证数据的节点数据并执行。
6.根据权利要求1所述光纤网络拓扑方法，其中，所述邀请传输指令中包括所述网络控制器允许对应所述网络终端与其进行通信的授时窗口数据，所述网络终端在授时窗口期内与所述网络控制器完成上行通信。
7.一种光纤网络，其包括：网络控制器，网络终端，网络监视器，所述网络控制器与各所述网络终端联网，形成总线型FC网络，所述网络监视器设置在所述网络控制器与各所述网络终端之间，对网络上行及下行通信进行监控，其中当网络下行通信传输数据时，所述网络控制器向所述网络终端广播数据集合，所述网络终端接收数据集合，从中分选出对应节点数据并执行；当网络上行通信传输数据时，数据集合中的节点数据包括邀请传输指令，供对应的所述网络终端执行并上传数据。
8.根据权利要求7所述光纤网络，其中，所述总线型FC网络为单纤双向无源光网络，使用至少两个波长完成网络上行和下行通信。
9.根据权利要求7所述光纤网络，其中，所述数据集合中的各节点数据包括与网络终端对应匹配的验证数据，以供网络终端分选后，仅保留对应验证数据的节点数据并执行。
10.根据权利要求7所述光纤网络，其中，所述邀请传输指令中包括所述网络控制器允许对应所述网络终端与其进行通信的授时窗口数据，所述网络终端在授时窗口期内与所述网络控制器完成上行通信。
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