本发明属于光纤网络的技术领域，尤其涉及使用光环行器分叉的单纤无源光网络系统。
背景技术：
目前，公知的无源光网络常采用树型拓扑，它由一个光线路终端（opticallineterminal，olt）、多个光网络单元（opticalnetworkunit，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。在物理上，无源光网络系统是一种树型结构，olt位于树的根部。在逻辑上，无源光网络系统是一种星型结构，olt位于网络中心。所以，无源光网络系统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。另外，无源光网络系统能支持的拓扑结构动态调整有限。在无源光网络中，无源光分配网络的结构和onu的位置可以变化，但是olt必须始终处于树根，而不能迁移到其它任何onu所在的树枝位置。
u形和s形的无源光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。
除了网络结构上的弊端，目前无源光网络还存在因广泛使用光纤分束器导致线路损耗较大的问题。无源光网络的节点数越多，分叉点越多，线路损耗就越大，从而极大地限制了网络的覆盖和扩展能力。将光纤分束器替换为阵列波导光栅（arrayedwaveguidegrating，awg），并在网络采用波分复用（wavelength-divisionmultiplexing，wdm）技术，虽然可以避免线路损耗较大的问题，但是会增加无源光网络的节点复杂性，并且使用awg和wdm的网络也不具备动态调整和扩展的能力。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服现有无源光网络系统的缺陷，提供一种使用光环行器分叉的无中心单纤无源光网络系统，以便扩大网络的覆盖范围，接入更多的节点，并支持网络动态调整和灵活扩展。
一种使用光环行器分叉的单纤无源光网络系统用于同时传输方向相反光信号的无源光网络的单根光纤在任意位置分叉，所有的分叉均使用三端口光环行器连接分叉后的各个无源光网络分支，使得分叉点处所有分支来的光信号都能沿同一个方向绕分叉点向各自的下一个分支输出。
优选的是，本发明无源光网络的任何分支均以连接节点的形式终结，对于空闲的单个分支的终结方式为：使用一个额外的三端口光环行器，将三端口光环行器的一个端口与该空闲分支相连，按照光行进方向将三端口光环行器剩余的两个端口对接，使得无源光网络进入该空闲分支的光信号能通过额外的三端口光环行器环回后重新进入无源光网络继续传输。
优选的是，本发明无源光网络的节点将其光发送端口、接收端口和无源光网络的分支光纤用三端口光环行器连接，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无源光网络的分支接收光信号，发送端口向无源光网络的分支发送光信号。
优选的是，插入新节点或扩展无源光网络时，若存在用以终结空闲分支的三端口光环行器，先断开其两个环回端口之间的连接；对于新节点，则按照原光路行进方向将光环行器的上游端口与新节点的接收端口相连，将光环行器的下游端口与新节点的发送端口相连；对于新扩展的无源光网络，则任选一个环回端口接入新网络，此时另一个环回端口形成空闲的单个分支，再使用额外的三端口光环行器将其终结。
优选的是，插入新节点或扩展无源光网络时，在插入点或扩展点断开无源光网络的单根光纤，然后使用一个三端口光环行器将无源光网络断开的两边连接起来；对于新扩展的无源光网络，将光环行器的剩余端口与新扩展的无源光网络相连；对于新节点，使用另一个三端口光环行器将其发送端口和接收端口连接起来，然后将该光环行器的剩余端口与第一个光环行器的剩余端口相连。
优选的是，从无源光网络中移除节点时，在关闭节点后将节点的接收端口和发送端口与相连的三端口光环行器断开，然后将三端口光环行器空出来的两个端口对接。
优选的是，从无源光网络中移除节点时，在关闭节点后将节点连同与其连接的最近分叉点处的三端口光环行器一起从无源光网络中移出，然后将原本由三端口光环行器连接的无源光网络两端重新连通。
为了增强网络的生存性，在无源光网络的所有节点间设置两套单纤无源光网络，两套单纤无源光网络中光信号的传输方向相反，每个节点都通过两套单纤无源光网络分别向两个不同的节点发送光信号，同时通过两套单纤无源光网络分别从这两个节点接收光信号，并且向一个节点发送光信号用的网络和从该节点接收光信号用的网络不同。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种使用光环行器分叉的无中心单纤无源光网络系统。网络中的节点按照光信号流向形成逻辑的单根光纤环型结构，没有中心节点，可以避免单个节点失效造成整个网络瘫痪的风险。网络是无源的，节点之间没有有源设备，可以直接在光纤处增加分支引入新节点或扩展网络。网络增加分支时不产生额外的损耗，能够克服分束器网络损耗较大的缺陷，覆盖更大范围、接入更多节点。并且，网络结构可以根据需要动态调整和灵活扩展。
附图说明
图1是本发明单纤无源光网络使用光环行器分叉的示意图。
图2是本发明单纤无源光网络插入新节点的示意图。
图3是本发明单纤无源光网络移除节点的示意图。
图4是本发明节点间建设两套单纤无源光网络的示意图。
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。
一种使用光环行器分叉的单纤无源光网络系统，用于同时传输方向相反光信号的无源光网络的单根光纤在任意位置分叉，所有的分叉均使用三端口光环行器连接分叉后的各个无源光网络分支，使得分叉点处所有分支来的光信号都能沿同一个方向绕分叉点向各自的下一个分支输出。
本发明的无源光网络的任何分支均以连接节点的形式终结，对于空闲的单个分支的终结方式为：使用一个额外的三端口光环行器，将三端口光环行器的一个端口与该空闲分支相连，按照光行进方向将三端口光环行器剩余的两个端口对接，使得无源光网络进入该空闲分支的光信号能通过额外的三端口光环行器环回后重新进入无源光网络继续传输。
如图1所示，本发明的无源光网络由使用多个三端口光环行器连通的多段单根光纤构成。如图2所示，无源光网络的现有节点为1～4，无源光网络有3个分叉，每段单根光纤都有方向相反的光信号同时传输。所有的分叉均使用三端口光环行器连接分叉后的各个无源光网络分支，使得分叉点处所有分支来的光信号都能沿同一个方向绕分叉点向各自的下一个分支输出。
如图2所示，无源光网络的任何分支都被终结。5个分支中有4个分别连接着节点1～4，不再延伸，所以是终结状态。图2中最下方的一个分支连接着一个三端口光环行器，没有连接节点，但是该光环行器的下方两个端口是对接的，所以节点3发送的光信号会被该环行器环回并重新进入上方的无源光网络，继续传输至节点1，因而该分支也是处于终结状态。
如图1所示，无源光网络中所有节点都将各自的光发送端口、接收端口和无源光网络的分支光纤用三口的光环行器连接。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无源光网络的分支接收光信号，发送端口能顺利向无源光网络的分支发送光信号。
插入新节点或扩展无源光网络时，可采用以下方式：
（1）若存在用以终结空闲分支的三端口光环行器，先断开其两个环回端口之间的连接；对于新节点，则按照原光路行进方向将光环行器的上游端口与新节点的接收端口相连，将光环行器的下游端口与新节点的发送端口相连；对于新扩展的无源光网络，则任选一个环回端口接入新网络，此时另一个环回端口形成空闲的单个分支，再使用额外的三端口光环行器将其终结。
（2）在插入点或扩展点断开无源光网络的单根光纤，然后使用一个三端口光环行器将无源光网络断开的两边连接起来；对于新扩展的无源光网络，将光环行器的剩余端口与新扩展的无源光网络相连；对于新节点，使用另一个三端口光环行器将其发送端口和接收端口连接起来，然后将该光环行器的剩余端口与第一个光环行器的剩余端口相连。
如图2所示，现有节点5和6需要接入无源光网络。节点5附近有用以终结空闲分支的三端口光环行器，因此可以在j处断开光环行器两个环回端口之间的连接，然后按照原光路行进方向将光环行器的上游端口与节点5的接收端口相连，将光环行器的下游端口与节点5的发送端口相连。
节点6附近没有用以终结空闲分支的三端口光环行器，因此可以在插入点k处断开无源光网络，然后使用一个三端口光环行器将无源光网络断开的两边连接起来，并使用另一个三端口光环行器将节点6的发送端口和接收端口连接起来，最后将两个光环行器的剩余端口相连。
节点5和6接入完成后形成的网络结构如图3所示。
从无源光网络中移除节点时，可采用以下方式：
（1）在关闭节点后将节点的接收端口和发送端口与相连的三端口光环行器断开，然后将三端口光环行器空出来的两个端口对接。
（2）在关闭节点后将节点连同与其连接的最近分叉点处的三端口光环行器一起从无源光网络中移出，然后将原本由三端口光环行器连接的无源光网络两端重新连通。
如图3所示，当需要从无源光网络中移除节点5和6时，首先关闭这两个节点。对于节点5，可以将节点的接收端口和发送端口与相连的光环行器分别在j、k处断开，然后将光环行器空出来的两个端口对接，最后移除节点5。对于节点6，可以将与其连接的最近分叉点处的三端口光环行器从p、q处与无源光网络端口断开，然后将原本由三端口光环行器连接的无源光网络两端重新连通，最后将节点6连同刚从无源光网络断开的光环行器一起移出。
节点5和6移除完成后形成的网络结构如图2所示。
为了增强网络的生存性，可以在节点1～4间建设两套单纤无源光网络，如图4所示。两套网络中光信号的传输方向相反，每个节点都通过两套网络分别向两个不同的节点发送光信号，同时通过两套网络分别从这两个节点接收光信号，并且向一个节点发送光信号用的网络和从该节点接收光信号用的网络不同。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
1.一种使用光环行器分叉的单纤无源光网络系统，其特征在于：用于同时传输方向相反光信号的无源光网络的单根光纤在任意位置分叉，所有的分叉均使用三端口光环行器连接分叉后的各个无源光网络分支，使得分叉点处所有分支来的光信号都能沿同一个方向绕分叉点向各自的下一个分支输出。
2.根据权利要求1所述的使用光环行器分叉的单纤无源光网络系统，其特征在于：无源光网络的任何分支均以连接节点的形式终结，对于空闲的单个分支的终结方式为：使用一个额外的三端口光环行器，将三端口光环行器的一个端口与该空闲分支相连，按照光行进方向将三端口光环行器剩余的两个端口对接，使得无源光网络进入该空闲分支的光信号能通过额外的三端口光环行器环回后重新进入无源光网络继续传输。
3.根据权利要求2所述的使用光环行器分叉的单纤无源光网络系统，其特征在于：无源光网络的节点将其光发送端口、接收端口和无源光网络的分支光纤用三端口光环行器连接，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无源光网络的分支接收光信号，发送端口向无源光网络的分支发送光信号。
4.根据权利要求1所述的使用光环行器分叉的单纤无源光网络系统，其特征在于：插入新节点或扩展无源光网络时，若存在用以终结空闲分支的三端口光环行器，先断开其两个环回端口之间的连接；对于新节点，则按照原光路行进方向将光环行器的上游端口与新节点的接收端口相连，将光环行器的下游端口与新节点的发送端口相连；对于新扩展的无源光网络，则任选一个环回端口接入新网络，此时另一个环回端口形成空闲的单个分支，再使用额外的三端口光环行器将其终结。
5.根据权利要求1所述的使用光环行器分叉的单纤无源光网络系统，其特征在于：插入新节点或扩展无源光网络时，在插入点或扩展点断开无源光网络的单根光纤，然后使用一个三端口光环行器将无源光网络断开的两边与新节点的光环行器或新扩展的无源光网络相连。
6.根据权利要求1所述的使用光环行器分叉的单纤无源光网络系统，其特征在于：从无源光网络中移除节点时，在关闭节点后将节点的接收端口和发送端口与相连的三端口光环行器断开，然后将三端口光环行器空出来的两个端口对接。
7.根据权利要求1所述的使用光环行器分叉的单纤无源光网络系统，其特征在于：从无源光网络中移除节点时，在关闭节点后将节点连同与其连接的最近分叉点处的三端口光环行器一起从无源光网络中移出，然后将原本由三端口光环行器连接的无源光网络两端重新连通。
8.根据权利要求1所述的使用光环行器分叉的单纤无源光网络系统，其特征在于：在无源光网络的所有节点间设置两套单纤无源光网络，两套单纤无源光网络中光信号的传输方向相反，每个节点都通过两套单纤无源光网络分别向两个不同的节点发送光信号，同时通过两套单纤无源光网络分别从这两个节点接收光信号，并且向一个节点发送光信号用的网络和从该节点接收光信号用的网络不同。
技术总结