(1)星形结构 星形结构是最传统的,也是网络设计者最喜欢用的一种连接方式。大家每天使用的电话与 本地交换局间的连接就属于这种结构。在计算机网络中,处于中心节点的网络设备称为集 线器(Hub)。这种结构中每个端用户只跟中心节点相连,端用户之间的通信必须经过中 心节点。由于网络被分成几条网段,便于集中控制,也便于今后网络的扩展。由于这一特 点,网络的可靠性得到了增强。因为当一个网段上的端用户设备发生故障时不会影响其他 端用户间的通信。分层的网络模块增强了安全性,也易于管理和维护。但这种结构的一个 缺点是,中心系统一旦损坏,整个系统便趋于瘫痪。因此,要求中心系统必须具有极高的 可靠性。通常的做法是,中心系统采用双机热备份,以提高系统的可靠性。星形网络在进 行扩展时,只要中心设备有足够的能力负担额外的节点,就可以通过加入带有分支的节点 和与节点相连的分支连接线即可,如加入一个光分路器或者叫星形耦合器。这种结构还允 许在网络运行的时候加入节点。 下面用简单的功率预算法来估计一下光纤星形网络的性能。在一个星形网络中的中心节点 处,光发射机将光功率为 Ps(dBm)的信号耦合到一个星形耦合器中,星形耦合器有N个输 出端口,分别与光纤相连,光纤将信号传至远端的设备。设每根光纤的长度一致,均为 L(km),损耗为α(dB/km);远端设备上的接收机灵敏度为P(dBm),则根据第6章学过的功 率预算法可知: P-P=(2D)a+Le+ Coupler +M (9.2.1) 式中,L为活动连接器总损耗,单位为dB:;M为系统功率裕量,单位为dB;Lom是星形 耦合器的总损耗,包括附加损耗和分配辑耗nn、w(92) 有 考虑到网络中一般为双路光纤,故光纤的总损耗为2La(dB)。根据式(92.1)可以计算在 星形网络中远端设备离中心节点的距离。同样,当系统的其他参数宗掘上述个 公式,可以算出网络的支路数N,也就可以估计中心节点带负载的
（1）星形结构 星形结构是最传统的，也是网络设计者最喜欢用的一种连接方式。大家每天使用的电话与 本地交换局间的连接就属于这种结构。在计算机网络中，处于中心节点的网络设备称为集 线器（Hub）。这种结构中每个端用户只跟中心节点相连，端用户之间的通信必须经过中 心节点。由于网络被分成几条网段，便于集中控制，也便于今后网络的扩展。由于这一特 点，网络的可靠性得到了增强。因为当一个网段上的端用户设备发生故障时不会影响其他 端用户间的通信。分层的网络模块增强了安全性，也易于管理和维护。但这种结构的一个 缺点是，中心系统一旦损坏，整个系统便趋于瘫痪。因此，要求中心系统必须具有极高的 可靠性。通常的做法是，中心系统采用双机热备份，以提高系统的可靠性。星形网络在进 行扩展时，只要中心设备有足够的能力负担额外的节点，就可以通过加入带有分支的节点 和与节点相连的分支连接线即可，如加入一个光分路器或者叫星形耦合器。这种结构还允 许在网络运行的时候加入节点。 下面用简单的功率预算法来估计一下光纤星形网络的性能。在一个星形网络中的中心节点 处，光发射机将光功率为Ps (dBm)的信号耦合到一个星形耦合器中，星形耦合器有N个输 出端口，分别与光纤相连，光纤将信号传至远端的设备。设每根光纤的长度一致，均为 L(km)，损耗为 (dB/km)；远端设备上的接收机灵敏度为Pr (dBm)，则根据第6章学过的功 率预算法可知： （9.2.1） 式中，Lc为活动连接器总损耗，单位为dB；M为系统功率裕量，单位为dB；Lcoupler是星形 耦合器的总损耗，包括附加损耗和分配损耗。 有 （9.2.2） 考虑到网络中一般为双路光纤，故光纤的总损耗为2L(dB)。根据式（9.2.1）可以计算在 星形网络中远端设备离中心节点的距离。同样，当系统的其他参数确定时，根据上述两个 公式，可以算出网络的支路数N，也就可以估计中心节点带负载的能力。 Ps − Pr = (2L) + Lc + Lcoupler+ M N P P L L L N i i 10 lg( ) 10 lg 1 out, i n coupler = excess + split = + =
(2)环形结构 环形网中使用一个连续的环将每台设备连接在一起。信息沿某一个方向顺序地经 过每一个节点传输。每个节点都是一个中继器,所有节点在同样的协议下都以同 样的速度运行。它能够保证一台设备上发送的信号可以被环上其他所有的设备都 看到。但在简单的环形网中,环上任何部件的损坏都将导致系统岀现故障,这样 将阻碍整个系统进行正常工作。为克服这种网络拓扑结构的缺点,可采用双光纤 环,其中一个环是激活的,在各节点间传送数据。另一个环为备用环,当一个节 点或某段光纤发生故障,备用环可以接着完成一个环绕传送过程。SDH系统则有 更为完善的所谓自愈环( Self-healing Ring)。自愈环在环上某一点发生故障时 系统能够自动地探测到故障点,保护系统的状态,并绕开故障点启动系统继续工 作。在SDH网中,自愈环可以在60ms内完成上述动作
（2）环形结构 环形网中使用一个连续的环将每台设备连接在一起。信息沿某一个方向顺序地经 过每一个节点传输。每个节点都是一个中继器，所有节点在同样的协议下都以同 样的速度运行。它能够保证一台设备上发送的信号可以被环上其他所有的设备都 看到。但在简单的环形网中，环上任何部件的损坏都将导致系统出现故障，这样 将阻碍整个系统进行正常工作。为克服这种网络拓扑结构的缺点，可采用双光纤 环，其中一个环是激活的，在各节点间传送数据。另一个环为备用环，当一个节 点或某段光纤发生故障，备用环可以接着完成一个环绕传送过程。SDH系统则有 更为完善的所谓自愈环（Self-healing Ring）。自愈环在环上某一点发生故障时， 系统能够自动地探测到故障点，保护系统的状态，并绕开故障点启动系统继续工 作。在SDH网中，自愈环可以在60ms内完成上述动作
(3)线形总线型结构 在线形总线型网络中,所有的节点都连接在一条公共的线路上。对于光纤总线型网 络,实现起来比同轴电缆网络要难。同轴电缆系统很容易将抽头安装到总线上而不 影响网络的运行能力。而光纤技术中则需要一个有源或无源的耦合器接入光数据总 线,将光功率的一部分抽取出来。若要实现双向通信,则还要有一个耦合器接入总 线将本地信号上传至总线。因此,在线形总线型网络中,一个节点需要两个耦合器 可采用两个2×2方向耦合器构成一个总线耦合器,如图92.2所示。 本地接收机 端口2 耦合器1 耦合器 淌口0 本地发射机 图92.2总线型耦合器结构示意图
（3）线形总线型结构 在线形总线型网络中，所有的节点都连接在一条公共的线路上。对于光纤总线型网 络，实现起来比同轴电缆网络要难。同轴电缆系统很容易将抽头安装到总线上而不 影响网络的运行能力。而光纤技术中则需要一个有源或无源的耦合器接入光数据总 线，将光功率的一部分抽取出来。若要实现双向通信，则还要有一个耦合器接入总 线将本地信号上传至总线。因此，在线形总线型网络中，一个节点需要两个耦合器。 可采用两个2×2方向耦合器构成一个总线耦合器，如图9.2.2所示。 图9.2.2 总线型耦合器结构示意图
设来自光纤总线的光功率为Po(dBm),光功率经过一个接头进入总线耦合器,接头损 耗为α(dB)。经过第一个方向耦合器时,一部分功率耦合至本地接收机中,另一部分 功率则留在总线耦合器的主线上继续传向下一个耦合器的一个输入端,这部分光功率 的大小为P2(dBm)。若耦合器1的端口0到端口2的插入损耗为La2(dB),则有P2=P a2- Lco 2 ( dBm)。第二个耦合器的另一个输入端口将来自本地发射机的信号上传至耦 合器中,此信号与来自第一个耦合器的光一并通过耦合器2的输出端口经过一个接头 后进入光纤总线。若只考虑来自总站的信号功率大小,忽略本地节点上传的功率,则 经过第二个耦合器后到达光纤总线的光功率为B--l02-2-a(dBmn) 其中 x是耦合器2的端口到端口的插入损耗。经过此节点,光信号又沿着总线光纤 传输L距离后,到达下一个节点。此时的光功率P(dBm)可表示为 arL-2ae -, 2-Le0, 2 (92.3) 式中,a为光纤损耗系数,单位为dB/km,由此公式可以计算到两个相邻节点间的距 离
设来自光纤总线的光功率为P0 (dBm)，光功率经过一个接头进入总线耦合器，接头损 耗为c (dB)。经过第一个方向耦合器时，一部分功率耦合至本地接收机中，另一部分 功率则留在总线耦合器的主线上继续传向下一个耦合器的一个输入端，这部分光功率 的大小为P2 (dBm)。若耦合器1的端口0到端口2的插入损耗为Lc0,2 (dB)，则有P2 = P0 - c - Lc0,2 (dBm)。第二个耦合器的另一个输入端口将来自本地发射机的信号上传至耦 合器中，此信号与来自第一个耦合器的光一并通过耦合器2的输出端口经过一个接头 后进入光纤总线。若只考虑来自总站的信号功率大小，忽略本地节点上传的功率，则 经过第二个耦合器后到达光纤总线的光功率为 。 其 中 ， 是耦合器2的端口到端口的插入损耗。经过此节点，光信号又沿着总线光纤 传输L距离后，到达下一个节点。此时的光功率Pr (dBm)可表示为 （9.2.3） 式中，f为光纤损耗系数，单位为dB/km，由此公式可以计算到两个相邻节点间的距 离。 (dBm) P0 −c − Lc0,2 − Lc0 ,2 −c Lc0 ,2 Pr = P0 −f L − 2c − Lc0,2 − Lc0 ,2
92.2光纤网络的物理构件 光纤网络以点到点光纤通信系统为基础,因此,构成光纤网络的最基本物理构件 仍为光发射机、光纤和光接收机。但由于网络的复杂性,还需要很多其他的有源 或无源光器件,如在第5章中讲到的光放大器、光耦合器、波分复用器/解复用器。 在WDM光网络中,还需要能够进行上/下路的分插复用器,光交叉连接器及波长 转换器等。这些新型的光器件,将在后面的章节中详细讲解 9.2.3网络分层体系结构——OS参考模型 个网络是由多个具有不同功能的器件和设备共同作用而形成的一个复杂的实体, 这些器件或设备还可能来自于不同的供应商。网络的结构也是千差万别。但网络 所具备的功能并非千差万别。为了能够清楚、简明地了解网络,我们可以把网络 所具有的功能分成不同的层,每一层执行一定的功能,并为它的上一层提供服务。 换言之,每一层都希望它的下一层为其提供服务 开放系统互联oSl( Open System Interconnection)参考模型概括了一个网络所 应具有的基本功能,是一个为大家普遍接受的描述网络功能的模型
9.2.2 光纤网络的物理构件 光纤网络以点到点光纤通信系统为基础，因此，构成光纤网络的最基本物理构件 仍为光发射机、光纤和光接收机。但由于网络的复杂性，还需要很多其他的有源 或无源光器件，如在第5章中讲到的光放大器、光耦合器、波分复用器/解复用器。 在WDM光网络中，还需要能够进行上/下路的分插复用器，光交叉连接器及波长 转换器等。这些新型的光器件，将在后面的章节中详细讲解。 9.2.3 网络分层体系结构——OSI参考模型 一个网络是由多个具有不同功能的器件和设备共同作用而形成的一个复杂的实体， 这些器件或设备还可能来自于不同的供应商。网络的结构也是千差万别。但网络 所具备的功能并非千差万别。为了能够清楚、简明地了解网络，我们可以把网络 所具有的功能分成不同的层，每一层执行一定的功能，并为它的上一层提供服务。 换言之，每一层都希望它的下一层为其提供服务。 开放系统互联OSI（Open System Interconnection）参考模型概括了一个网络所 应具有的基本功能，是一个为大家普遍接受的描述网络功能的模型