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1、*许国良1光网络光网络许国良南京大学光通信工程研究中心*许国良2第二讲第二讲 光网络结构的演进光网络结构的演进v 通信网的结构v 光网络的分类v 光网络的结构v SDH和WDM光网络v *许国良3 将一个复杂的网络分解为若干互相独立的层面，简化了网将一个复杂的网络分解为若干互相独立的层面，简化了网 络规划和设计络规划和设计 独立的层网络便于独立地引入新技术和新拓扑独立的层网络便于独立地引入新技术和新拓扑 使网络规范与具体实施方法无关，可使通道层和物理层规使网络规范与具体实施方法无关，可使通道层和物理层规 范保持相对稳定，不随电路组织和技术的变化而轻易变化范保持相对稳定，不随电路组织和技术的变化
2、而轻易变化 每一层都有独自的每一层都有独自的OAM&POAM&P，可减少对其他层的影响，可减少对其他层的影响通信网的结构：分层结构分层的电信网建设预示着电信发展的战略从单纯的分层的电信网建设预示着电信发展的战略从单纯的 电话网向信息高速公路网的转移电话网向信息高速公路网的转移 ! !*许国良4通信网的结构：分层和分割电路层通道层传输媒质层子网子网链路链路分层视图分层视图分割视图分割视图*许国良5现有通信网的结构：水平分解CPN接入网UNINNINNICPN接入网UNI核心网CPN:CPN:用户驻地网用户驻地网UNI: UNI: 用户网络接口用户网络接口NNI: NNI: 网络节点接口网络节点接
3、口*许国良6现有通信网的结构：垂直分解传送网业务网家庭购物家庭购物应用层E-mailE-mail会议电视会议电视文件传送文件传送远程教学远程教学通道层通道层物理层物理层PSTNPSTNCATVCATVISDNISDNB-ISDNB-ISDNPSDNPSDN计算机网计算机网*许国良7ISO/OSI七层协议模型应用层表示层会话层传输层网络层链路层物理层通信子网面向通信面向服务面向应用应用程序：FTP、E-mail、Telnet数据结构表示、数据转换、加密、压缩进程管理、双工、半双工、单工、断点续发，薄层为上层提供可靠的数据传输数据分组、路由选择、差错控制、流量控制数据组成可发送、接收的帧传输物理信
4、号、接口、信号形式、速率ISO/OSI：国际标准化组织开放系统互连（International Organization for Standardization Open Systems Interconnection）*许国良8Internet与IP技术：OSI与TCP/IP传输层传输层网络层网络层链路层链路层物理层物理层传输层传输层网络层网络层网络网络接口层接口层应用层应用层FTP Telnet FTP TelnetSMTP SNMPSMTP SNMPNFSNFS XDRXDR RPCRPCPVP NVPPVP NVPST-II ST-II 数据数据应用应用RTP RTCP RSVPRTP
5、 RTCP RSVPTCP UDP TCP UDPIP ICMPIP ICMPSCMP ST-IISCMP ST-IIARP RARPARP RARPLANLAN、X.25X.25、SMDSSMDS、其它网络、其它网络光缆、双绞线、同轴线、无线等光缆、双绞线、同轴线、无线等OSIOSI TCP/IPTCP/IP 应用应用层层会晤层会晤层表示层表示层*许国良9网络体系结构：为了简化网络设计的复杂性，网络都按一系列层来管理，每一层都建立在前一层的基础上一台机器上的第N层与另一台机器上的第N层对话所使用的若干规则称为第N层协议层次和各协议总称网络体系结构数据传递都是由上层传到下层，接收由下层到上层，
6、层间是虚通信，最下层为实际通信网络的层次化使系统设计更加条理化、标准化、系统化，简化了网络的管理，使各个接口相 对独立，保证了各个设备制造厂商的设备的互操作性。每个设备可能有多层的功能，或一层的功能可能会有多种设备联合完成。上层下层上层下层缺点：增加了网络的复杂性，提高了网络设备的成本。目前 的发展趋势网络合并（Merge）*许国良101、物理层 物理层：描述信号实际传输的一些物理特 性，如：电平、电压、传输介质的电学、 光学特性等 1）通信系统 2）传输介质*许国良11物理层一、通信系统1、通信系统模型信源信宿变换噪声信道变换2、信号：模拟信号（图象、语音等）、数字信号（文本、计算机数据等）
7、3、信号传输方式：基带传输：二进制信息借助电（矩形）脉冲表示形式（载体）直接进入信道的传输方式， 信号未经调制而传输，LAN中使用基带传输，需好信道比如：二级矩形（两个电平表示0和1），多级矩形（多个电平表示00、01、10、11等）和一 些二级矩形的派生形式（平衡、非平衡、RZ、NRZ等）调制：信号经调制再传输，收端解调，幅度调制、频率调制、相位调制4、编码：减少传输位数，节约信道，压缩编码安全保密传输，加密编码适应恶劣信道传输，纠错编码5、信道：带宽：所能传输信号的频率范围容量：每秒钟所能传输的比特数（速率）*许国良12二、传输介质1、双绞线一对铜线螺旋绕制而成，UTP、STPLAN上常用
8、UTP，3类传10M-100m，5类传10M/100M-100m10BASE-T100BASE-TRJ-45接头，8芯，1/2、3/4为数据收发，5/6为电话，7/8为电源2、同轴电缆外皮外导体绝缘层内导体（铜）50欧姆，传输基带数字信号细缆：10BASE-2，10M-200m，BNC接头粗缆：10BASE-5，10M-500m，AUI接头需收发器3、光纤 金属材料PVC护皮填充物护皮62.5um玻璃芯125um玻璃外皮聚合物物理层*许国良13光纤所用材料为玻璃，带宽大，消耗低，不受电磁干扰多模光纤：多个入射角，多条传输途径，传输时间也不相同，几公里单模光纤：只有一个入射角，一条传输途径，几十
9、公里发送端：发光二极管（LED），电信号变为光信号接收端：光检测二极管（PIN二极管），光信号变为电信号接头为：ST接头芯数：2-144，USA Min 12，HK Min 64、地面微波 方向性强，直线传输（视距传输）收发两端使用抛物面天线常用频段：2G-6G距离远时使用中继站一般用于电视、电话业务，也用于高速数传受天气影响较大 5、卫星微波将一个地面微波中继站升高到空中-卫星，用于连接多个地面微波收发站卫星在上行频段接收，放大，在下行频段转发，一个卫星可工作在多个频段物理层*许国良14同步卫星：卫星与地球保持相对静止，三颗同步卫星即可覆盖全球工作频段一般在几G到几十G可用于多种业务传输时延
10、大；240ms-300ms6、超短波无方向性，绕射能力强频率范围：30M-1G传输速率低10Kbps，距离近，几十公里用于城市内无线组网、无线调度、遥测遥控蜂窝系统、无线寻呼、无线数传存在多径干扰物理层*许国良152、数据链路层 1）数据链路层的作用 2）数据链路层协议例一 3）数据链路层协议例二 4）局域网技术的发展 5）ATM网络技术 6）无线网络技术 7）局域网网络设备 8）局域网主干技术比较*许国良16数据链路层 一、数据链路层的作用链路层是利用物理层提供的原始比特流，在邻接节点之间实现透明的、可靠的数据传输1、组帧将待发信息分成以“帧”为单位的段为什麽要组帧？物理层会出错，接收端可能
11、接收的多或少（保证接收的比特数）便于进行纠、检错，出错后处理重发流量控制，处理发的快、收的慢组帧的方法：字符计数法：帧头处标明帧中字符数量开始/结束字符法： 开始-DLE（10H）正文-STX（02H）结束-DLE（10H）适合传送 8bit文本文件开始/结束旗标法：每帧开始/结束有专门的位图案，如“01111110”，若发送数据有5连1，则其后自动添“0”适合传送任意二进制数据*许国良172、差错控制差错的检测与纠正在发送的帧中，加入检/纠错用的冗余比特序列（如：CRC码）差错恢复为发送端提供一种“反馈重发机制”发端收到正确反馈，发下一帧；发端收到错误反馈，重发上一帧；发端超时未收到反馈，重
12、发上一帧；3、流量控制发的快，收的慢，即使物理层无错，接收端也会溢出错有很多方法，主要用于网络层一般是收方要几帧，发方发几帧数据链路层*许国良18二、数据链路层协议例一HDLC（High-level Data Link Control）是面向比特型的通信规程，可以对任意数据进行透明、可靠的传输，用于公网、卫星通信等1、组帧格式开始标志地址控制信息帧校验结束标志8 bit8 bit 8 bit128 byte 16 bit8bitF 01111110 A C I FCS F 01111110发送帧：接收方地址应答帧：发送方地址信息 I0 发序号N(S) P/F 收序号N(R)监视 S1 0 监
13、视 P/F 收序号N(R)无编号 U1 1 修 饰 P/F 修 饰发：连续5个1，插入0收：连续5个1，丢掉0对A、C、I 字段进行 冗余校验， 典型为 X16+X12+X5+1控制 I：用于信息传送，序号模 8控制 S：链路监视、应答，帧确认、重发请求、暂停发送等RR：接收准备好 RNR：接收未准备好REJ：要求重发N（R）及以后的 I 帧SREJ：要求重发N（R）的 I 帧控制 U：用于链路控制的附加功能，链路建立、模式设定、链路释放等数据链路层*许国良192、链路建立与拆除建立：发送端发U帧请求，收端发U帧确认，双方建立通信模式、初始化拆除：发送端发U帧请求，收端发U帧确认，断线3、信息
14、的发送与接收发送端发信息帧（I），发送序号加1模8收端接收正确发响应S帧的RR（N（R），处理接收序号发端继续发以后的信息帧4、错误检测与恢复接收端检测FCS以及帧序号，有错就丢掉，响应S帧的REJ（N（R）要求发送端重新发送N（R）及以后的帧5、流量控制 接收端处于忙状态时，发送S帧的RNR（N（R），要求发送端暂停发送接收端不忙时，发送S帧的REJ（N（R）及RR（N（R），要求发送端启动发送数据链路层*许国良20三、链路层协议例二局域网（LAN）是一个部门或组织的区域性计算机网络系统，范围在 10Km内、数据速率大于1M、误码率低、无路由选择、延迟小，LAN的 拓扑结构分为总线型、环型、
15、星型及混合型等LLC MACPH高层 由于拓扑结构或物理介质不同，访问介质的方法 及协议不同，为了便于给上层提供服务，LAN中 将链路层分为两层：LLC/MAC，不论介质访问协 议如何，LLC子层的机制都是一样的2、LAN标准1980年以来，IEEE为LAN制定了一系列标准，IEEE802系列为链路层标准IEEE 802.1 LAN体系结构IEEE 802.2 逻辑链路控制LLCIEEE 802.3 CSMA/CD介质访问控制方法（MAC）IEEE 802.5 Token-Ring介质访问控制方法（MAC）IEEE 802.3U 100M以太网IEEE 802.11 无线局域网 1、LAN参考模型数据链路层*许国良213、逻辑链路控制协议（LLC）接受MAC服务，为网络层提供服务通信方式与数据单元结构类似 HDLC 协议4、以太网（Ethernet）介质访问控制（MAC）协议Xerox、DEC、Intel在80年代共同提出一个10M以太网标准 IEEE 802.3速率：10M点数：1024介质：双绞线、同轴、光纤距离：2.5Km 编码：曼彻斯特访问控制：CSMA/
