光纖通信 課件 第六章cs

第6章光纖計算機網(wǎng)

內(nèi)容提要：6.1光纖局域網(wǎng)的概念6.2光纖分布式數(shù)據(jù)接口

6.3光互聯(lián)網(wǎng)

6.1光局域網(wǎng)的概念光纖局域網(wǎng)是指利用光纖將較為靠近的許多用戶連接起來的網(wǎng)絡，這樣網(wǎng)上的所有用戶都可以通過該網(wǎng)絡進行相互數(shù)據(jù)交流，因此在光纖局域網(wǎng)中要求用戶都具有發(fā)送/接收數(shù)據(jù)的功能，并且在一個網(wǎng)絡協(xié)議的規(guī)定下操作。不同的網(wǎng)絡協(xié)議適合于不同的網(wǎng)絡柘樸結構，不同的拓樸結構，適用于不同的場合。6.1.1光局域網(wǎng)結構1．光纖局域網(wǎng)的類型2．網(wǎng)絡協(xié)議3．體系結構1．光纖局域網(wǎng)的類型(1)總線形結構總線形結構網(wǎng)絡是一種非常典型的網(wǎng)絡結構，它可以將多臺計算機和終端設備進行連接。(2)星形結構星形網(wǎng)絡拓樸結構具有交叉連接的功能，使之有別于總線形網(wǎng)絡結構。1．光纖局域網(wǎng)的類型圖8-1-1總線形連接局域網(wǎng)構成示意圖1．光纖局域網(wǎng)的類型圖6-1-2星形網(wǎng)絡結構示意圖1．光纖局域網(wǎng)的類型(3)環(huán)形結構①拓樸結構②轉發(fā)器Ⅰ轉發(fā)器的功能將所接收的所有數(shù)據(jù)向下傳輸；提供接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的能力。Ⅱ轉發(fā)器的工作狀態(tài)監(jiān)聽狀態(tài)接收狀態(tài)發(fā)送狀態(tài)1．光纖局域網(wǎng)的類型圖6-1-3環(huán)形網(wǎng)絡結構2．網(wǎng)絡協(xié)議(1)載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測方式，多數(shù)應用于總線形和星形拓樸網(wǎng)絡中，稱為IEEE802-3標準。2．網(wǎng)絡協(xié)議(2)令牌總線令牌總線方式又稱為IEEE802-4標準，它不僅是為辦公環(huán)境而設計的，而且還適用于工廠和其他軍事環(huán)境之中，該標準通常運用于總線和星形的拓樸結構中間。 ①令牌總線中的邏輯位置 ②令牌傳輸及數(shù)據(jù)傳送 ③令牌總線的維護功能2．網(wǎng)絡協(xié)議圖6-1-4令牌總線配置置2．網(wǎng)絡協(xié)議圖6-1-5令牌傳輸過程程2．網(wǎng)絡協(xié)議圖6-1-6數(shù)據(jù)傳輸過程程2．網(wǎng)絡協(xié)議(3)令牌環(huán)網(wǎng)令牌環(huán)網(wǎng)的媒媒體訪問控制制方式又稱為為IEEE802-5標準，它同樣樣可以應用于于辦公樓、工工廠、軍事環(huán)環(huán)境，但它主主要采用環(huán)型型拓撲結構。。在令牌環(huán)網(wǎng)技技術中，使用用了稱為令牌牌的幀結構。。2．網(wǎng)絡協(xié)議圖6-1-7令牌環(huán)網(wǎng)操作作示意圖2．網(wǎng)絡協(xié)議(4)CSMA/CD、令牌總線和和令牌環(huán)網(wǎng)的的比較在總線、星形形網(wǎng)絡中，媒媒體訪問技術術可以采用CSMA/CD方式，也可以以采用令牌總總線方式，而而在環(huán)形網(wǎng)中中主要采用令令牌環(huán)網(wǎng)的媒媒體訪問技術術方式，當然然不同的訪問問方式，各有有優(yōu)缺點。①CSMA/CD②令牌總線③令牌環(huán)網(wǎng)網(wǎng)3．體系結構從網(wǎng)絡的體系系結構來講，，目前使用的的局域網(wǎng)大致致相同，它們們都對應于OSI參考模型的最最下面兩層：：物理層和數(shù)數(shù)據(jù)鏈路層。。(1)CSMA/CD光纖總線網(wǎng)(2)光纖分布式數(shù)數(shù)據(jù)接口FDDI3．體系結構圖6-1-8IEEE802協(xié)議層與OSI模型的比較3．體系結構圖6-1-9LLC和MAC幀結構3．體系結構圖6-1-10FDDI協(xié)議結構3．體系結構圖6-1-11令牌環(huán)的MAC幀結構6.2光纖分布式數(shù)數(shù)據(jù)接口（FDDI）環(huán)網(wǎng)6.2.1FDDI網(wǎng)的網(wǎng)絡特點點采用光纖作為為傳輸介質(zhì)傳輸速率可達達100M采用環(huán)型拓撲撲結構使用令牌作為為共享介質(zhì)的的訪問控制方方式采用兩根光纖纖串接成兩個個封閉的環(huán)路路6.2.2FDDI網(wǎng)絡的組成兩根光纖構成成的主環(huán)、副副環(huán)雙連接站DAS：具有兩個光光連接線路端端口，用于連連接主環(huán)和副副環(huán)；接收信信號并將其放放大；單連接站SAS：只有一個端端口,只能連接到主主環(huán)上，要連連到雙環(huán)則必必須經(jīng)過集中中器集線器FDDI網(wǎng)卡3、FDDI介質(zhì)訪問控制制方式與令牌牌介質(zhì)訪問控控制方式區(qū)別別采用多數(shù)據(jù)幀幀訪問方式（（令牌環(huán)網(wǎng)采采用單數(shù)據(jù)幀幀）采用定時的、、早釋放令牌牌傳送技術4、FDDI的主要特點傳輸速度高同時傳輸多個個數(shù)據(jù)幀容量大：可以以容納更多的的站點數(shù)傳輸距離遠：：相鄰站間的的最大長度可可達2KM，最大站間距距離為200KM?？煽啃愿撸壕呔哂袑﹄姶藕秃蜕漕l干擾抑抑制能力，在在傳輸過程中中不受電磁和和射頻噪聲的的影響,也不影響其設設備。保密能好：光光纖可防止傳傳輸過程中被被分接偷聽，，也杜絕了輻輻射波的竊聽聽,因而是最安全全的傳輸媒體體。6.2.3FDDI的應用作為企業(yè)網(wǎng)、、校園網(wǎng)的主主干6.3光互聯(lián)網(wǎng)6.3.1實現(xiàn)寬帶IP網(wǎng)絡的主要技技術6.3.2IPoverSDH技術6.3.3IPoverWDM技術6.3.1實現(xiàn)快帶IP網(wǎng)絡的主要技技術1．傳送技術2．接入技術1．傳送技術(1)IPoverATM①IPoverATM的基本原理②IPoverATM的特點ⅠATM技術本身能提提供QoS保證，具有地地址、流量控控制、帶寬管管理、擁塞塞控制功能以以及故障恢復復能力，這些些是IP所缺乏的，因因而IP與ATM技術的融合，，也使IP具有了上述功功能。Ⅱ適應于多業(yè)務務，具有良好好的網(wǎng)絡可擴擴展能力，并并能對其它幾幾種網(wǎng)絡協(xié)議議如IPX等提供支持。。Ⅲ需對ATM交換機的呼叫叫處理能力提提出要求。Ⅳ封裝開銷較高高。1．傳送技術圖6-3-1POA、POS、POW的重疊結構1．傳送技術(2)IPoverSDHIPoverSDH，也稱為PacketoverSDH(POS)，即直接以SDH網(wǎng)絡作為IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的物物理傳輸網(wǎng)絡絡，可見是一一種IP與SDH技術的結合。。①IPoverSDH的基本原理②IPoverSDH的特點1．傳送技術(3)IPoverWDM①IPoverWDM的基本原理②IPoverWDM的特點Ⅰ簡化了層次，，減少了網(wǎng)絡絡設備和功能能重疊，從而而降低了網(wǎng)管管復雜程度。。Ⅱ充分利用光纖纖的帶寬資源源，極大地提提高了帶寬和和相對的傳輸輸速率。Ⅲ對傳輸碼率、、數(shù)據(jù)格式及及調(diào)制方式透透明?？梢詡鱾魉筒煌a率率的ATM、SDH/SONET和千兆以太網(wǎng)網(wǎng)格式的業(yè)務務。2．接入技術采用寬帶IP網(wǎng)絡作為IP骨干網(wǎng)之后，，可以支持寬寬帶接入服務務，為用戶提提供各種寬帶帶的多媒體業(yè)業(yè)務解決方案一一般有FTTx+xDSL，F(xiàn)TTx+HFC，F(xiàn)TTx+LAN，無線接入入等方式，，其中FTTx+LAN最為看好。。6.3.2IPoverSDH技術1．數(shù)據(jù)的封封裝2．高速路由由器3．IPoverSDH應用方案4．基于SDH的千兆以太太網(wǎng)(GEOSGbitEthernetoverSDH)技術1．數(shù)據(jù)的封封裝(1)協(xié)議標準(2)IP包在PPP幀中的封裝裝(3)PPPHDLC幀結構(4)PPPHDLC幀在SONET/SDH幀中的封裝裝1．數(shù)據(jù)的封封裝圖6-3-2IPoverSDH的協(xié)議棧結結構1．數(shù)據(jù)的封封裝圖6-3-3IPoverSDH數(shù)據(jù)封裝過過程2．高速路由由器傳統(tǒng)的路由由器顯然不不能適用于于IPoverSDH系統(tǒng)之中。。新型的千兆兆(位)路由器是否否能夠達到到使用標準準便成為IPoverSDH技術的關鍵鍵。這些千兆級級路由器放放棄了傳統(tǒng)統(tǒng)的總線/背板加集中中處理器的的結構，而而采用了高高性能的專專線或通用用的交換矩矩陣，或者者ATM交換矩陣，，并同時將將原有的集集中在中央央處理器上上的功能分分散到各接接口處理模模塊以此通通過高速緩緩存技術和和其它路由由預處理技技術來加速速數(shù)據(jù)包的的轉換，從從而大大提提高路由器器的吞吐量量。3．IPoverSDH應用方案圖6-3-4IPoverSDH應用方案3．IPoverSDH應用方案圖6-3-5GEOS系統(tǒng)的協(xié)議議棧結構3．IPoverSDH應用方案圖6-3-6LLCPDU和MACPDU的關系3．IPoverSDH應用用方方案案圖6-3-7MAC幀封封裝裝成成LAPS幀3．IPoverSDH應用用方方案案圖6-3-8采用用SDL的映映射射過過程程3．IPoverSDH應用用方方案案圖6-3-8EthernetoverSDH系統(tǒng)統(tǒng)的的原原理理結結構構圖圖4．基基于于SDH的千千兆兆以以太太網(wǎng)網(wǎng)(GEOSGbitEthernetoverSDH)技術術(1)數(shù)據(jù)據(jù)封封裝裝①協(xié)協(xié)議議內(nèi)內(nèi)容容ⅠIpv4或Ipv6ⅡLLCⅢMACⅣLAPS②映射射過過程程Ⅰ將以以太太網(wǎng)網(wǎng)的的MAC幀封封裝裝成成LAPS協(xié)議議幀幀。。Ⅱ將LAPS協(xié)議議幀幀映映射射到到SDH幀中中③用SDL協(xié)議議來來實實現(xiàn)現(xiàn)GEOS的幀幀映映射射過過程程Ⅰ簡化化的的數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)鏈鏈路路協(xié)協(xié)議議(SDL)ⅡSDL幀映映射射到到SDH幀中中4．基于SDH的千兆以以太網(wǎng)(GEOSGbitEthernetoverSDH)技術(2)GEOS應用方案案①系統(tǒng)統(tǒng)結構②GEOS的速率適適配問題題③GEOS系統(tǒng)的優(yōu)優(yōu)點Ⅰ提高了網(wǎng)網(wǎng)絡的帶帶寬利用用率Ⅱ具有帶寬寬優(yōu)化特特性6.3.3IPoverWDM技術1．IPoverWDM光網(wǎng)絡分分層體系系結構2．基于波波長標簽簽交換技技術的IPoverWDM網(wǎng)絡3．IPoverWDM的應用1．IPoverWDM光網(wǎng)絡分分層體系系結構光適配層層位于IP電層與WDM光層之間間，它負負責向不不同的高高層提供供光通道道。目前可用用于IPoverWDM幀結構有有SDH幀格式和和千兆以以態(tài)網(wǎng)幀幀格式。。WDM光層包括括光通道道層、光光復用段段層和光光傳輸段段層。1．IPoverWDM光網(wǎng)絡分分層體系系結構圖6-3-9IPoverWDM分層模型型2．基于波波長標簽簽交換技技術的IPoverWDM網(wǎng)絡(1)波長標簽簽交換(MPLmS)的概念(2)MPLmS技術①光標標簽②標簽簽綁定與與轉發(fā)過過程③MPLmS網(wǎng)絡結構構2．基于波波長標簽簽交換技技術的IPoverWDM網(wǎng)絡圖6-3-10光標簽的的格式2．基于波波長標簽簽交換技技