[發(fā)明專利]一種光纖通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法及其可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810237028.1
• 申請日: 2008-12-31
• 公開（公告）號: CN101521613A
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張建國;陳麗娟
• 申請（專利權(quán)）人: 張建國
• 主分類號: H04L12/44
• 分類號: H04L12/44;H04B10/12;H04B10/20
• 代理公司: 重慶博凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 張先蕓

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖通信和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型光纖通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè) 計(jì)方法及其可靈活擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

光纖通信具有大傳輸帶寬、低傳輸損耗和抗電磁干擾等特點(diǎn)，因此它可用于有效支持 高速互聯(lián)網(wǎng)、高清晰度數(shù)字電視和有線電視業(yè)務(wù)、數(shù)字語音業(yè)務(wù)、遠(yuǎn)程教育、數(shù)字圖書館、 遠(yuǎn)程醫(yī)療、電子商務(wù)、智能交通、數(shù)據(jù)網(wǎng)格與大規(guī)模多站點(diǎn)分布式科學(xué)計(jì)算、智能家庭網(wǎng)、 工業(yè)自動化等的應(yīng)用。此外，由于光纖還具有體積小、重量輕和無電磁輻射的優(yōu)點(diǎn)，光纖 通信技術(shù)在車載數(shù)據(jù)總線、艦船用局域網(wǎng)、航空與航天數(shù)據(jù)總線以及其它軍用數(shù)據(jù)通信網(wǎng) 方面有著重要的應(yīng)用價值。網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對于光纖通信網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)來講是一項(xiàng)非常重 要的工作，因?yàn)樗鼘⒂绊懙骄W(wǎng)絡(luò)的成本和通信性能、使用時的靈活性和可靠性以及在網(wǎng)絡(luò) 維護(hù)與維修方面的復(fù)雜性。

一般來講，星形結(jié)構(gòu)和環(huán)形結(jié)構(gòu)是目前光纖通信網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常使用的兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。環(huán)形 結(jié)構(gòu)是指所有通信節(jié)點(diǎn)共用一條光纖鏈路，并且光纖鏈路首尾相接形成一個封閉回路的網(wǎng) 絡(luò)結(jié)構(gòu)。在此情況下，每個節(jié)點(diǎn)通過使用光收發(fā)器和光纖分別與它的兩個鄰近節(jié)點(diǎn)相連接， 因此每個通信節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的數(shù)據(jù)信號在光纖環(huán)形網(wǎng)上將會沿著一個方向傳輸。對于星形拓 撲結(jié)構(gòu)來講，所有通信節(jié)點(diǎn)都需要連接到一個中心節(jié)點(diǎn)上，并且各用戶終端必須通過一個 位于中心節(jié)點(diǎn)的星形耦合器進(jìn)行信息交換。因此，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不存在損耗累積的問題， 且易于實(shí)現(xiàn)升級和擴(kuò)容。在實(shí)際應(yīng)用中，采用普通環(huán)形結(jié)構(gòu)的光纖網(wǎng)絡(luò)卻存在著可靠性差 的問題，因?yàn)橐坏┰摼W(wǎng)絡(luò)上的某個通信節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障或者某一段光纖被損毀，則網(wǎng)絡(luò)通信 就會出現(xiàn)中斷。這將無法適用于對通信可靠性具有很高要求的應(yīng)用環(huán)境，例如航空與航天 數(shù)據(jù)總線、車載數(shù)據(jù)總線、軍用艦載局域網(wǎng)、銀行部門和公安系統(tǒng)內(nèi)部的局域網(wǎng)或本地接 入網(wǎng)等。為了改進(jìn)普通環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的可靠性，在實(shí)際應(yīng)用中光纖通信網(wǎng)一般都采用雙環(huán)網(wǎng)結(jié) 構(gòu)或者“自愈合環(huán)”技術(shù)。這就需要使用光開關(guān)器件和更多數(shù)量的光纖及其連接器，從而 增加了光纖網(wǎng)絡(luò)的成本和復(fù)雜性，因此該設(shè)計(jì)無法滿足在家庭網(wǎng)絡(luò)、低成本的局域網(wǎng)和本 地接入網(wǎng)上的應(yīng)用要求。此外，鑒于結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和體積及重量增加的原因，“自愈合環(huán)” 技術(shù)也不利于在航空與航天數(shù)據(jù)總線、車載數(shù)據(jù)總線、坦克用數(shù)據(jù)總線上的應(yīng)用。另一方 面，采用星形結(jié)構(gòu)的光纖網(wǎng)絡(luò)與環(huán)形網(wǎng)相比，具有成本較低、易于實(shí)現(xiàn)、通信節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜 性低和可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。此外，無源星型光耦合器還具有將其輸入端口的光信號均勻地分 布到星型耦合器的全部輸出端口之功能，從而大大降低了對光接收機(jī)的輸入光信號動態(tài)范 圍的要求，這將有助于簡化光接收機(jī)的設(shè)計(jì)和降低成本。因此，采用星形結(jié)構(gòu)的光纖網(wǎng)絡(luò) 普遍地被用于支持計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)、航空與航天數(shù)據(jù)總線、坦克用數(shù)據(jù)總線或者本地接入網(wǎng) 等的應(yīng)用。但是，星形網(wǎng)需要將其所有的通信節(jié)點(diǎn)連接到一個中心節(jié)點(diǎn)(即星型耦合器)上， 才能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備之間的通信。因此，該網(wǎng)絡(luò)存在著可靠性較差和網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備的位 置分布受限等缺點(diǎn)。例如，一旦星形光纖網(wǎng)的中心化星型耦合器(即網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn))被損 壞/擊毀，則整個網(wǎng)絡(luò)的通信就會出現(xiàn)癱瘓，這在坦克、軍用艦艇、軍用指揮車、飛機(jī)、 衛(wèi)星、導(dǎo)彈等方面應(yīng)用時將會導(dǎo)致重大問題。此外，在民用通信領(lǐng)域，星形光纖網(wǎng)一般都 要求其通信節(jié)點(diǎn)距離該網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)較近或者其通信節(jié)點(diǎn)都比較集中地分布在一個較 小的范圍，以便于用光纖連接組網(wǎng)。這就對各個終端設(shè)備的地理位置分布加以顯著限制， 因此星形光纖網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍也就受到了局限。例如，當(dāng)某些終端用戶距離網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié) 點(diǎn)較遠(yuǎn)時或者大部分終端用戶之間相隔較遠(yuǎn)且分布較廣時，其相應(yīng)的終端設(shè)備就分別需要 使用各自較長的光纖與網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)一一相連或者從四面八方將各自的光纖分別連接 到網(wǎng)絡(luò)的一個中心化節(jié)點(diǎn)(它可位于一間屋或一個機(jī)柜里)。這將會顯著地增加光纖布線 的難度和復(fù)雜性，從而降低了網(wǎng)絡(luò)連接的靈活性和可延展性。

鑒于現(xiàn)有的星形結(jié)構(gòu)和環(huán)形結(jié)構(gòu)光纖網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際應(yīng)用中存在著如上所述的缺點(diǎn)或問 題，因此很有必要設(shè)計(jì)出一種新型的光纖通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以滿足實(shí)際應(yīng)用所要求的高可靠 性、高靈活性和可延展性。同時，它還應(yīng)具有低復(fù)雜性、低成本和容易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容