CN112468234A - 一种使用耦合器分叉的无中心单纤无源光总线网络系统 - Google Patents
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Abstract
一种使用耦合器分叉的无中心单纤无源光总线网络系统，属于光纤总线网络技术领域。本发明包括光纤总线，光纤总线由使用多个三通光耦合器连通的多段单根光纤构成，光纤总线能同时传输方向相反的光信号，并能够在任何位置分叉；所有的分叉均使用三通光耦合器连接分叉后的各个光纤总线分支，使得分叉点处任何一个分支来的光信号都能向其它分支输出。提供一种无中心具有新型总线型拓扑的单纤无源光总线网络系统，以便在需要动态延伸和扩展网络的场合能够使用高速灵活的光纤总线进行通信。
Description
技术领域
本发明属于光纤总线网络技术领域，尤其涉及使用耦合器分叉的无中心单纤无源光总线网络系统。
背景技术
目前，公知的光纤总线网络的拓扑有总线型、星型和环型[机载光纤总线拓扑结构的性能研究，伊小素等，通信技术]。使用星型拓扑的网络技术较多，有光纤通道（FibreChannel，FC）、MIL-STD-1773、光纤以太网。光纤分布式数据接口（Fiber Distributed DataInterface ，FDDI）是环型拓扑，FC有专门应用环型拓扑的仲裁环技术，光纤以太网使用环型拓扑时需要使用生成树协议。
总线型拓扑又可以分为树形、U形、S形等。无源光网络是一种典型的树形拓扑，它由一个光线路终端（optical line terminal，OLT）、多个光网络单元（Optical NetworkUnit，ONU）和无源光分配网络构成，而无源光分配网络通常由多级无源光分束器连接多路单根光纤线路构成。因为无源光网络系统在逻辑上是一种星型结构，所以它虽然具有网络结构简单、扩展性强的优点，但是也面临OLT一旦失效网络即瘫痪的固有风险。而且，无源光分配网络的树形物理结构决定了位于树根位置的OLT不能迁移到ONU所在的树枝位置。
U形和S形总线虽然是无中心的结构，但是总线的一端或两端存在固定的环回。在环回端延长和扩展总线总是需要先打开后闭合环回，并且增加其它节点的线路长度，所以必然会对原有节点的通信造成较大影响。也因为如此，U形和S形的光纤总线在实际应用中比较少见。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有光纤总线网络总线型拓扑的缺陷，提供一种无中心具有新型总线型拓扑的单纤无源光总线网络系统，即使用耦合器分叉的无中心单纤无源光总线网络系统，以便在需要动态延伸和扩展网络的场合能够使用高速灵活的光纤总线进行通信。
一种使用耦合器分叉的无中心单纤无源光总线网络系统，包括光纤总线，光纤总线由使用多个三通光耦合器连通的多段单根光纤构成，光纤总线能同时传输方向相反的光信号，并能够在任何位置分叉；所有的分叉均使用三通光耦合器连接分叉后的各个光纤总线分支，使得分叉点处任何一个分支来的光信号都能向其它分支输出。
优选的是，本发明的光纤总线或其分支被节点终结或空闲。
优选的是，本发明的光纤总线上所有方向的光信号都具有相同的波长，光纤总线上的节点使用相同的波长发送和接收光信号。
优选的是，本发明的光纤总线上的每个节点都内含一个三端口光环行器，将节点的光发送端口、接收端口和附近的光纤总线或其分支连接，按照光信号在光环行器上行进的方向，节点的接收端口位于相邻的发送端口的上游，使得节点的接收端口从光纤总线上接收光信号，发送端口向光纤总线发送光信号。
优选的是，当需要在光纤总线上插入新节点或扩展总线时，新节点或新扩展的光纤总线直接与附近的空闲分支相连。
优选的是，当需要在光纤总线上插入新节点或扩展总线时，在附近的空闲分支上再接入一个三通光耦合器，然后在新形成的两个空闲分支中任意选择一个接入新节点或新扩展的光纤总线。
优选的是，当需要在光纤总线上插入新节点或扩展总线时，在插入点或扩展点断开光纤总线的单根光纤，然后使用一个三通光耦合器将光纤总线断开的两边与新节点或新扩展的光纤总线相连。
优选的是，当需要从光纤总线上移除节点时，在关闭节点后将节点与相连的光纤总线或其分支断开，然后直接移出。
优选的是，当需要从光纤总线上移除节点时，在关闭节点后将节点连同与其连接的最近分叉点处的三通光耦合器一起从光纤总线上移出，然后将原本由三通光耦合器连接的光纤总线两端重新连通。
本发明提供了一种使用耦合器分叉的无中心单纤无源光总线网络系统。网络采用单根光纤传输信息，在保持高速通信优点的同时简化了线路资源要求。网络是一种无中心的结构，免除了网络中心失效导致整个网络瘫痪的风险。网络结构能够动态延伸和扩展，可以在任意位置插入新节点或扩展网络，也可以方便地移除节点或部分网络，特别适合在需要动态延伸和扩展网络的场合提供高速灵活的光纤总线通信。
附图说明
图1是本发明中光纤总线使用三通光耦合器分叉的示意图。
图2是本发明中节点与光纤总线或其分支连接的示意图。
图3是本发明中光纤总线接入新节点的连接示意图。
图4是本发明的实施例示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明使用耦合器分叉的无中心单纤无源光总线网络系统包括光纤总线，光纤总线由使用多个三通光耦合器连通的多段单根光纤构成。光纤总线能同时传输方向相反的光信号，并可以在任何位置分叉。所有的分叉均使用三通光耦合器连接分叉后的各个光纤总线分支，使得分叉点处任何一个分支来的光信号都能向其它分支输出。
光纤总线或其分支可以被节点终结，图1中的节点1终结了其连接的光纤总线分支；也可以空闲，不用封闭，图1中三通光耦合器q下方就是空闲的光纤总线分支。
本发明光纤总线上所有方向的光信号都具有相同的波长，光纤总线上节点使用相同的波长发送和接收光信号。
如图2所示，本发明光纤总线上的节点都内含一个三端口的光环行器，将节点的光发送端口、接收端口和附近的光纤总线或其分支连接。按照光信号在光环行器上行进的方向，节点的接收端口位于相邻的发送端口的上游，使得节点的接收端口能顺利从光纤总线上接收光信号，发送端口能顺利向光纤总线发送光信号。
如图3所示，当需要在光纤总线上插入新节点或扩展总线时，可以采用三种基本形式或其组合。第一种形式是：新节点或新扩展的光纤总线直接与附近的空闲分支相连，如图3中待接入的节点r；第二种形式是：在附近的空闲分支上再接入一个三通光耦合器，然后在新形成的两个空闲分支中任意选择一个接入新节点或新扩展的光纤总线，如图3中待接入的节点q；第三种形式是：在插入点或扩展点（包含三通光耦合器与光纤的连接处）断开光纤总线的单根光纤，然后使用一个三通光耦合器将光纤总线断开的两边与新节点或新扩展的光纤总线相连，如图3中待接入的节点p。
当需要从光纤总线上移除节点时，在关闭节点后可以采用两种移出方式。第一种方式是将节点与相连的光纤总线或其分支断开，然后直接移出。第二种方式是将节点连同与其连接的最近分叉点处的三通光耦合器一起从光纤总线上移出，然后将原本由三通光耦合器连接的光纤总线两端重新连通。
本发明中，单个三通光耦合器的各个方向对其它两个方向的耦合比可以相同，也可以不同。
本发明中，光纤总线上所有的三通光耦合器可以具有相同的耦合比，也可以不同。
本发明中，所有的光纤连接既可以是固定连接，也可以是活动连接。
本发明中所有的单根光纤在非必要情形下可以省略，三通光耦合器、光环行器等无源光器件可以使用各自附带的尾纤相连。
本发明中，光纤总线分叉使用的三通光耦合器也可以为四端口以上的全通光耦合器，即任意一个端口输入的光信号都可以从其它所有端口按照其耦合比输出。
如图4所示，5个三通光耦合器用4根光纤串接起来，构成一个光纤总线，各个三通光耦合器用其空闲端口连接一根光纤成为光纤总线的分支，用以接入5个节点，首位的三通光耦合器（编号为1和5）各有一个空闲端口。光纤总线上各个三通光耦合器都采用相同的耦合比，每个端口输入的光信号在其它端口输出的比例都相同。
光纤总线上每个节点都内一个三端口的光环行器，并按照图2所示那样将其光发送端口、接收端口和附近的光纤总线分支用光环行器连接起来，以支持单纤双向通信。
光纤总线上每个节点输出的光信号都能被其它节点接收到，从而可以支持任意两个节点间通信，在逻辑上是网状结构。
光纤总线上的节点都是对等的，节点间的位置互换后，光纤总线仍可以正常工作。
光纤总线的结构可以调整，任意节点可以连同其连接的三通光耦合器一起，从原位置移除并插入到光纤总线上任何其它位置后，光纤总线仍可以正常工作。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术实现。
Claims (9)
1.一种使用耦合器分叉的无中心单纤无源光总线网络系统，其特征在于：包括光纤总线，光纤总线由使用多个三通光耦合器连通的多段单根光纤构成，光纤总线能同时传输方向相反的光信号，并能够在任何位置分叉；所有的分叉均使用三通光耦合器连接分叉后的各个光纤总线分支，使得分叉点处任何一个分支来的光信号都能向其它分支输出。
2.根据权利要求1所述的使用耦合器分叉的无中心单纤无源光总线网络系统，其特征在于：光纤总线或其分支被节点终结或空闲。
3.根据权利要求1所述的使用耦合器分叉的无中心单纤无源光总线网络系统，其特征在于：光纤总线上所有方向的光信号都具有相同的波长，光纤总线上的节点使用相同的波长发送和接收光信号。
4.根据权利要求1所述的使用耦合器分叉的无中心单纤无源光总线网络系统，其特征在于：光纤总线上的每个节点都内含一个三端口光环行器，将节点的光发送端口、接收端口和附近的光纤总线或其分支连接，按照光信号在光环行器上行进的方向，节点的接收端口位于相邻的发送端口的上游，使得节点的接收端口从光纤总线上接收光信号，发送端口向光纤总线发送光信号。
5.根据权利要求1所述的使用耦合器分叉的无中心单纤无源光总线网络系统，其特征在于：当需要在光纤总线上插入新节点或扩展总线时，新节点或新扩展的光纤总线直接与附近的空闲分支相连。
6.根据权利要求1所述的使用耦合器分叉的无中心单纤无源光总线网络系统，其特征在于：当需要在光纤总线上插入新节点或扩展总线时，在附近的空闲分支上再接入一个三通光耦合器，然后在新形成的两个空闲分支中任意选择一个接入新节点或新扩展的光纤总线。
7.根据权利要求1所述的使用耦合器分叉的无中心单纤无源光总线网络系统，其特征在于：当需要在光纤总线上插入新节点或扩展总线时，在插入点或扩展点断开光纤总线的单根光纤，然后使用一个三通光耦合器将光纤总线断开的两边与新节点或新扩展的光纤总线相连。
8.根据权利要求1所述的使用耦合器分叉的无中心单纤无源光总线网络系统，其特征在于：当需要从光纤总线上移除节点时，在关闭节点后将节点与相连的光纤总线或其分支断开，然后直接移出。
9.根据权利要求1所述的使用耦合器分叉的无中心单纤无源光总线网络系统，其特征在于：当需要从光纤总线上移除节点时，在关闭节点后将节点连同与其连接的最近分叉点处的三通光耦合器一起从光纤总线上移出，然后将原本由三通光耦合器连接的光纤总线两端重新连通。
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