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1、光传输系统第6章光纤计算机网 内容提要：6.1光纤局域网的概念6.2光纤分布式数据接口 6.3光互联网 光传输系统6.1光局域网的概念光纤局域网是指利用光纤将较为靠近的许多用户连接起来的网络，这样网上的所有用户都可以通过该网络进行相互数据交流，因此在光纤局域网中要求用户都具有发送/接收数据的功能，并且在一个网络协议的规定下操作。不同的网络协议适合于不同的网络柘朴结构，不同的拓朴结构，适用于不同的场合。光传输系统6.1.1 光局域网结构1光纤局域网的类型2网络协议3体系结构光传输系统1光纤局域网的类型(1)总线形结构总线形结构网络是一种非常典型的网络结构，它可以将多台计算机和终端设备进行连接。(
2、2)星形结构星形网络拓朴结构具有交叉连接的功能，使之有别于总线形网络结构。光传输系统1光纤局域网的类型图8-1-1 总线形连接局域网构成示意图 光传输系统1光纤局域网的类型图6-1-2 星形网络结构示意图 光传输系统1光纤局域网的类型(3)环形结构 拓朴结构 转发器 转发器的功能将所接收的所有数据向下传输；提供接收和发送数据的能力。转发器的工作状态监听状态接收状态发送状态光传输系统1光纤局域网的类型图6-1-3 环形网络结构 光传输系统2网络协议(1)载波监听多路访问/冲突检测载波监听多路访问/冲突检测方式，多数应用于总线形和星形拓朴网络中，称为IEEE802-3标准。光传输系统2网络协议(2
3、)令牌总线令牌总线方式又称为IEEE 802-4标准，它不仅是为办公环境而设计的，而且还适用于工厂和其他军事环境之中，该标准通常运用于总线和星形的拓朴结构中间。令牌总线中的逻辑位置 令牌传输及数据传送 令牌总线的维护功能光传输系统2网络协议图6-1-4 令牌总线配置 光传输系统2网络协议图6-1-5 令牌传输过程 光传输系统2网络协议图6-1-6 数据传输过程 光传输系统2网络协议(3)令牌环网令牌环网的媒体访问控制方式又称为IEEE 802-5标准，它同样可以应用于办公楼、工厂、军事环境，但它主要采用环型拓扑结构。在令牌环网技术中，使用了称为令牌的帧结构。光传输系统2网络协议图6-1-7 令
4、牌环网操作示意图 光传输系统2网络协议(4)CSMA/CD、令牌总线和令牌环网的比较在总线、星形网络中，媒体访问技术可以采用CSMA/CD方式，也可以采用令牌总线方式，而在环形网中主要采用令牌环网的媒体访问技术方式，当然不同的访问方式，各有优缺点。CSMA/CD 令牌总线 令牌环网光传输系统3体系结构从网络的体系结构来讲，目前使用的局域网大致相同，它们都对应于OSI参考模型的最下面两层：物理层和数据链路层。(1)CSMA/CD光纤总线网(2)光纤分布式数据接口FDDI光传输系统3体系结构图6-1-8 IEEE 802协议层与OSI模型的比较 光传输系统3体系结构图6-1-9 LLC和MAC帧结
5、构 光传输系统3体系结构图6-1-10 FDDI协议结构 光传输系统3体系结构图6-1-11 令牌环的MAC帧结构 光传输系统6.2光纤分布式数据接口（FDDI）环网 光传输系统6.2.1 FDDI网的网络特点采用光纤作为传输介质传输速率可达100M采用环型拓扑结构使用令牌作为共享介质的访问控制方式采用两根光纤串接成两个封闭的环路光传输系统6.2.2 FDDI网络的组成两根光纤构成的主环、副环双连接站DAS：具有两个光连接线路端口，用于连接主环和副环；接收信号并将其放大；单连接站SAS：只有一个端口,只能连接到主环上，要连到双环则必须经过集中器集线器FDDI网卡光传输系统3、FDDI介质访问控
6、制方式与令牌介质访问控制方式区别采用多数据帧访问方式（令牌环网采用单数据帧）采用定时的、早释放令牌传送技术光传输系统4、FDDI的主要特点传输速度高同时传输多个数据帧容量大：可以容纳更多的站点数传输距离远：相邻站间的最大长度可达2KM，最大站间距离为200KM。可靠性高：具有对电磁和射频干扰抑制能力，在传输过程中不受电磁和射频噪声的影响,也不影响其设备。保密能好：光纤可防止传输过程中被分接偷听，也杜绝了辐射波的窃听,因而是最安全的传输媒体。光传输系统6.2.3 FDDI的应用作为企业网、校园网的主干光传输系统6.3 光互联网6.3.1 实现宽带IP网络的主要技术6.3.2 IP over SD
7、H技术6.3.3 IP over WDM技术光传输系统6.3.1 实现快带IP网络的主要技术1传送技术2接入技术光传输系统1传送技术(1)IP over ATM IP over ATM的基本原理 IP over ATM的特点 ATM技术本身能提供QoS保证，具有地址、流量控制、带宽管理、拥塞控制功能以及故障恢复能力，这些是IP所缺乏的，因而IP与ATM技术的融合，也使IP具有了上述功能。适应于多业务，具有良好的网络可扩展能力，并能对其它几种网络协议如IPX等提供支持。需对ATM交换机的呼叫处理能力提出要求。封装开销较高。光传输系统1传送技术图6-3-1 POA、POS、POW的重叠结构 光传输
8、系统1传送技术(2)IP over SDHIP over SDH，也称为Packet over SDH(POS)，即直接以SDH网络作为IP数据网络的物理传输网络，可见是一种IP与SDH技术的结合。IP over SDH的基本原理 IP over SDH的特点光传输系统1传送技术(3)IP over WDM IP over WDM的基本原理 IP over WDM的特点 简化了层次，减少了网络设备和功能重叠，从而降低了网管复杂程度。充分利用光纤的带宽资源，极大地提高了带宽和相对的传输速率。对传输码率、数据格式及调制方式透明。可以传送不同码率的ATM、SDH/SONET和千兆以太网格式的业务。光
9、传输系统2接入技术采用宽带IP网络作为IP骨干网之后，可以支持宽带接入服务，为用户提供各种宽带的多媒体业务解决方案一般有FTTx+xDSL，FTTx+HFC，FTTx+LAN，无线接入等方式，其中FTTx+LAN最为看好。光传输系统6.3.2 IP over SDH技术1数据的封装2高速路由器3IP over SDH应用方案4基于SDH的千兆以太网(GEOS Gbit Ethernet over SDH)技术光传输系统1数据的封装(1)协议标准(2)IP包在PPP帧中的封装(3)PPP HDLC帧结构(4)PPP HDLC帧在SONET/SDH帧中的封装光传输系统1数据的封装图6-3-2 IP
10、 over SDH的协议栈结构 光传输系统1数据的封装图6-3-3 IP over SDH数据封装过程光传输系统2高速路由器传统的路由器显然不能适用于IP over SDH系统之中。新型的千兆(位)路由器是否能够达到使用标准便成为IP over SDH技术的关键。这些千兆级路由器放弃了传统的总线/背板加集中处理器的结构，而采用了高性能的专线或通用的交换矩阵，或者ATM交换矩阵，并同时将原有的集中在中央处理器上的功能分散到各接口处理模块以此通过高速缓存技术和其它路由预处理技术来加速数据包的转换，从而大大提高路由器的吞吐量。光传输系统3 IP over SDH应用方案图6-3-4 IP over
11、SDH应用方案 光传输系统3 IP over SDH应用方案图6-3-5 GEOS系统的协议栈结构 光传输系统3 IP over SDH应用方案图6-3-6 LLC PDU和MAC PDU的关系 光传输系统3 IP over SDH应用方案图6-3-7 MAC帧封装成LAPS帧 光传输系统3 IP over SDH应用方案图6-3-8 采用SDL的映射过程 光传输系统3 IP over SDH应用方案图6-3-8 Ethernet over SDH系统的原理结构图 光传输系统4基于SDH的千兆以太网(GEOS Gbit Ethernet over SDH)技术(1)数据封装 协议内容 Ipv4
12、或Ipv6 LLC MAC LAPS光传输系统 映射过程 将以太网的MAC帧封装成LAPS协议帧。将LAPS协议帧映射到SDH帧中光传输系统 用SDL协议来实现GEOS的帧映射过程 简化的数据链路协议(SDL)SDL帧映射到SDH帧中光传输系统4基于SDH的千兆以太网(GEOS Gbit Ethernet over SDH)技术(2)GEOS应用方案 系统结构 GEOS的速率适配问题 GEOS系统的优点 提高了网络的带宽利用率 具有带宽优化特性光传输系统6.3.3 IP over WDM技术1IP over WDM光网络分层体系结构2基于波长标签交换技术的IP over WDM网络3IP ov
13、er WDM的应用光传输系统1IP over WDM光网络分层体系结构光适配层位于IP电层与WDM光层之间，它负责向不同的高层提供光通道。目前可用于IP over WDM帧结构有SDH帧格式和千兆以态网帧格式。WDM光层包括光通道层、光复用段层和光传输段层。光传输系统1IP over WDM光网络分层体系结构图6-3-9 IP over WDM分层模型 光传输系统2基于波长标签交换技术的IP over WDM网络(1)波长标签交换(MPLmS)的概念(2)MPLmS技术 光标签 标签绑定与转发过程 MPLmS网络结构光传输系统2基于波长标签交换技术的IP over WDM网络图6-3-10 光标签的格式 光传输系统2基于波长标签交换技术的IP over WDM网络图6-3-11 标签绑定与数据包的转发过程 光传输系统2基于波长标签交换技术的IP over WDM网络图6-3-12 基于波长标签交换技术的IP over WDM网络