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光纤局域网结构

2015-3-25 08:08| 发布者: admin| 查看: 3756| 评论: 0

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    所谓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,适应于不同的场合.
    1.光纤局部区域网的用途
    光纤局域网可以用在大型工矿企业的公务电话、电视电话会议系统以及用于生产过程的闭路电视监控等,也可以用于城市管理系统(如道路交通管理),或用于计算机网的数据传输以及多个计算机终端共用一个高性能的专用处理器中,也可用在电力系统的电力调度网络上等等.
    光纤局域网可用到小至一个办公楼内的办公室自动化系统中,宾馆、高场的管理系统中,甚至可用到一架飞机或舰船上的通信、监视系统中,当然光纤局域网也同样可以用于军事指挥系统中.
    2.光纤局域网的类型
    由于不同的协议方式,适用于不同的网络拓朴结构,故此在光纤局域网中,网络的拓朴结构的重要性就尤为突出,常见的拓朴结构有三种,即总线型、环型、星型.下面逐一加以介绍.
    (1)总线型结构
    总线型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.
    ①拓朴结构
    在图4-16中给出了总线型结构的示意图,从中可以看出,每个分站都有光发射和光接收部分,每个终端站与光纤之间都有光分支耦合器相连,这样用户可以通过光分支耦合器将各终端所要传输的光信号耦合进入传输光纤,或实现由传输光纤中分取少量光信号的操作,从而在一个服务区域内通过一条光纤传输多路信号,完成各终端间的数据互通.
图4-16 总线形连接局域网构成示意图
    ②光分支耦合器
    光分支耦合器是将光信号进行分路或合路、插入、分配的一种器件.根据其间是否存在光放大作用,光分支耦合器又分为无源和有源两种形式.
    a.无源光分支耦合器
    无论是有源还是无源的光分支耦合器,实际上在分路和合路的功能上并无本质区别,两者只是光信号传输的方向不同,如图4-17所示,从图中可以看出,由光纤l输入的光信号,就会在光纤2,3支路里有光信号输出,而且也可以做到等光功率分配,反之也是如此。

    b.有源光分支耦合器
    在有源光分支耦合器内部有光发射机和光接收机.当节点处按收到来自光纤l的光信号时,首先由光接收机将光信号转换成电信号,再经过均衡、放大、整形处理,恢复成标准的脉冲信号,然后启动相应支路的光发射机,完成电/光转换,实现各节点之间的光传输.
    (2)星型结构
    星型网络拓朴结构具有交换的功能,使之有别于总线型网络结构.
    ①拓朴结构
    星型网络结构如图4-18所示,从图中可以看出,它是利用点对点的光纤传输,将所有节点与一个中心节点实现互连,这个中心节点通常是采用星型耦合器.

图4. 18 星型网络结构示意图
    ②星型耦合器
    根据中心节点处是否具有有源器件,网络又有有源星型网络和无源星型网络之分.通常在无源星型网络中心节点处,使用无源光星型耦合器,其结构如图4-19所示.这样来自光纤1的光信号在此中心节点处,利用该耦合器实现光信号分配,即光纤2、光纤3、光纤4传输该光信号,因为在无源光星型耦合器处进行的是无源光分配,即可以做到等光功率分配,那么分路数愈多,则每支路分得的光功率愈弱,因而为保证网络正常工作,对无源星型网络中的节点数目必须有所限制.
    (3)环型结构
    环型结构是一种附着于网络上的端系统或站点之间互连的方式.目前随着技术的不断进步,采用1.31μm的多模光纤和标准的光纤分布数据接口(FDDI),工作于IOO Mbit/s速率的环型拓朴结构的光纤局域网得到了很大发展.
    ①拓朴结构
    在环形结构中,是通过光纤将多个节点依次进行连接,从而构成单个封闭的环路,如图4-20所示,每个节点都是由转发器组成,其具有发送和接收数据的功能,这样数据可似沿着各转发器在环上一位位地串行传输.
图4-20 环形网络结构
    ②转发器
    a.转发器的功能
    要使一个封闭环路成为一个通信网络,则需要具有三个功能,即数据插入、数据接收和数据清除,显然这些功能均由转发器完成.这样环型网络上的各转发器,除了作为有源元素之外,还起到数据接收、数据插入设备的连接点作用,在此完成数据插入和数据接收的转发器的功能与有源星型网络中的星型耦合器功能基本相似,但就有源星型网络而言,由星型耦合器插入线路的信号传播到末端,是由末端接收器所吸收,从而实现数据清除功能.然而环型网络的路由是闭合路径,如不进行数据清除,则数据将永远在环路上流通,因而一般是由信源转发器在该分组数据环路上流动一周之后行清除工作.
    由此可见,转发器主要具有如下功能:
    i.将所接收的所有数据向下传输;
    ii.提供接收和发送数据的能力.
    b.转发器的工作状态
    综合以上转发器的功能,可以归纳出来,转发器基本处于监听状态、发送状态和接收状态。
    i.监听状态 i
    在监听状态下,要求转发器能够在一个很短的延时之后,将每收到的位重新发送出去,一般这个延时的理想时间是一位的时间(即转发器发送一个完整的位到线上的时间),在此时间中,转发器要对比特流进行扫描,看是否存在与所相连设备的地址或地址组一致的址,有则进行数据接收,否则仍处于监听状态.
    ii.接收状态
    如果转发器识别了此地址,就将这个分组的余下的内容拷贝下来,并将其发送给相应站点,与此同时仍由转发器将收到的每一位重新发送到通路上,保证数据流在环上的传输.
    iii.发送状态
    当与转发器相连的坫点需要进行数据发送时,转发器则要在某种控制模式下,具有发送权时,才能启动光发射机,将从相连的站点接收的数据发送到环路上.

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