OSI参考模型共分为七层,每一层都定义了一个数据在网络上的应用程序之间传送时执 行的功能。当然,这并不是说某一个特殊的信息在某个网络中传输时每一个功能都是必 要的,而且每一个功能也不是只跟某一个物理硬件相联系。OSI参考模型如图9.2.3所示 第一层为物理层。这一层处理实际使用的传输介质,传输速率和调制技术及输入隃输出 接口等。它定义了传输数据信号及传输介质的特性,如光纤的物理特性,单模还是多模 应用层 第二层为数据链路层DLL( Data Link Layer)。这一层管理对网络的访问和通过网络的 表示层 数据包的传递。在发送数据时,它从第三层接收数据并加入一些包含服务信息的字头和 包含错误控制信息的字尾。这些加入的信息叫做协议数据单元PDU( Protocol Date Unit 会话层 )。当接收数据时,DL又对从第一层接收的数据进行错误检査,去掉错误信息,并进 传输层 行流量控制,将剩余正确信息传给第三层 第三层为网络层。这一层负责不同的网络和子网之间的数据的移动。在发送时,该层从数路层 第四层(传输层)接收数据并加入路径信息和错误检査的信息,将信息包传给第二层。 IP路由选择使用的IP就是这一层的功能 物理层 第四层传输层。该层负责数据的传输,保证数据以合适的次序完整地到达目的地。如我 们通常所说的传输控制协议TCP( Transmission Control Protocol)就在这一层运行。当发 送数据时,接受来自第五层的信息,将数据分成一个个信息包。而工作在接收模式时, 又将信息包重新集合成数据。 图9.2.3OS|参 第五层会话层。该层负责建立和终止两台计算机之间的连接,当两台计算机有信息交换考模型分层结构 (会话)时,该层应负责安排。当你注册上网时,就是这一层负责连接并记录时间 第六层称为表示层。该层负责数据的格式和码型。这一层从第五层接收到数据后将数据 流转换成ASCI码或 EBCDIO码,或将数据转换成图像、声音或数据 第七层为应用层。该层负责如何使用网络,将用户的请求转换成网络的某个特殊功能。 应用层从用户那里接收数据并传输,当数据传输后再将数据返还给用户 从上面的描述我们看到,OSI参考模型并不针对或描述具体的网络和器件,而只是对网 络所应具有的一般性的问题或功能进行描述。该模型允许不同的制造商的产品之间相互 通信。这使得该模型自1980年以来一直为人们所采用。而从该模型的结构来讲,涵盖了 许多功能和服务,某些特殊的网络不必具备所有的七层功能
OSI参考模型共分为七层，每一层都定义了一个数据在网络上的应用程序之间传送时执 行的功能。当然，这并不是说某一个特殊的信息在某个网络中传输时每一个功能都是必 要的，而且每一个功能也不是只跟某一个物理硬件相联系。OSI参考模型如图9.2.3所示 。 第一层为物理层。这一层处理实际使用的传输介质，传输速率和调制技术及输入/输出 接口等。它定义了传输数据信号及传输介质的特性，如光纤的物理特性，单模还是多模 等。 第二层为数据链路层DLL（Data Link Layer）。这一层管理对网络的访问和通过网络的 数据包的传递。在发送数据时，它从第三层接收数据并加入一些包含服务信息的字头和 包含错误控制信息的字尾。这些加入的信息叫做协议数据单元PDU（Protocol Date Unit ）。当接收数据时，DLL又对从第一层接收的数据进行错误检查，去掉错误信息，并进 行流量控制，将剩余正确信息传给第三层。 第三层为网络层。这一层负责不同的网络和子网之间的数据的移动。在发送时，该层从 第四层（传输层）接收数据并加入路径信息和错误检查的信息，将信息包传给第二层。 IP路由选择使用的IP就是这一层的功能。 第四层传输层。该层负责数据的传输，保证数据以合适的次序完整地到达目的地。如我 们通常所说的传输控制协议TCP（Transmission Control Protocol）就在这一层运行。当发 送数据时，接受来自第五层的信息，将数据分成一个个信息包。而工作在接收模式时， 又将信息包重新集合成数据。 第五层会话层。该层负责建立和终止两台计算机之间的连接，当两台计算机有信息交换 （会话）时，该层应负责安排。当你注册上网时，就是这一层负责连接并记录时间。 第六层称为表示层。该层负责数据的格式和码型。这一层从第五层接收到数据后将数据 流转换成ASCII码或EBCDIC码，或将数据转换成图像、声音或数据。 第七层为应用层。该层负责如何使用网络，将用户的请求转换成网络的某个特殊功能。 应用层从用户那里接收数据并传输，当数据传输后再将数据返还给用户。 从上面的描述我们看到，OSI参考模型并不针对或描述具体的网络和器件，而只是对网 络所应具有的一般性的问题或功能进行描述。该模型允许不同的制造商的产品之间相互 通信。这使得该模型自1980年以来一直为人们所采用。而从该模型的结构来讲，涵盖了 许多功能和服务，某些特殊的网络不必具备所有的七层功能。 图9.2.3 OSI参 考模型分层结构
93基于光纤系统的三大网络 由于历史发展的局限,世界范围内已经形成了以同轴电缆、双绞线等为主要传输介质 的电话传输网、计算机网和有线电视(CATV)网,而且形成了“三网独立”的局面 20世纪80年代之前,这些网络通信业务的交换和传输基本上靠各自独立的网络来完成, 如公用电话传输网和专用通信网,专门用来传输长途和市内电话及某个部门或某些特 定的用户的电话;数据业务由数据通信网来传输;电视信号则通过广播电视网发射到 接收地的电视天线上送至本地电视机或通过有线电视网传送到电视机上。负责上述业 务的部门分别配备了各自独立的终端设备。若想在各网络间实现互通,必须采用特殊 的专用接口才能实现。光纤通信技术的发展和应用,使各种网络的信息传送和处理能 力大幅提髙,可传递的信息容量成倍増长,系统的性能也得以改善。如电信部门为满 足广大用户日益增长的对信息的需求,扩展了多项业务,在通信网上传输图像及计算 机数据,使计算机通信可以通过调制解调器在电话网上进行。而另一方面,计算机数 据也可以在有线网上传送,实现相互间的通信。总之,随着各种新技术的应用,各种 网络相互间开始融合,很多网络具备了传递多种业务的能力。三网融合将是未来的发 展趋势。 在上述三种网络中,很多地方采用了光纤技术,构成光纤网络。因此,光纤网络从功 能上来讲仍然可以按照电网络的分类来划分,即光纤计算机通信网、光纤电话网和光 纤有线电视网等。下面将介绍它们的构成与功能
9.3 基于光纤系统的三大网络 由于历史发展的局限，世界范围内已经形成了以同轴电缆、双绞线等为主要传输介质 的电话传输网、计算机网和有线电视（CATV）网，而且形成了“三网独立”的局面。 20世纪80年代之前，这些网络通信业务的交换和传输基本上靠各自独立的网络来完成， 如公用电话传输网和专用通信网，专门用来传输长途和市内电话及某个部门或某些特 定的用户的电话；数据业务由数据通信网来传输；电视信号则通过广播电视网发射到 接收地的电视天线上送至本地电视机或通过有线电视网传送到电视机上。负责上述业 务的部门分别配备了各自独立的终端设备。若想在各网络间实现互通，必须采用特殊 的专用接口才能实现。光纤通信技术的发展和应用，使各种网络的信息传送和处理能 力大幅提高，可传递的信息容量成倍增长，系统的性能也得以改善。如电信部门为满 足广大用户日益增长的对信息的需求，扩展了多项业务，在通信网上传输图像及计算 机数据，使计算机通信可以通过调制解调器在电话网上进行。而另一方面，计算机数 据也可以在有线网上传送，实现相互间的通信。总之，随着各种新技术的应用，各种 网络相互间开始融合，很多网络具备了传递多种业务的能力。三网融合将是未来的发 展趋势。 在上述三种网络中，很多地方采用了光纤技术，构成光纤网络。因此，光纤网络从功 能上来讲仍然可以按照电网络的分类来划分，即光纤计算机通信网、光纤电话网和光 纤有线电视网等。下面将介绍它们的构成与功能
93.1光纤计算机通信网 现代的计算机网络是在远程终端计算机系统的基础上,通过公用电话网把计算机互连起来,并建 立分层通信体系和相应的网络通信协议,使计算机之间的通信可靠 完整的计算机网络由网络服务器、网络工作站、网络适配器(或称网卡)及连接线组成。实际中, 并不是简单地把这些硬件物理地连接起来就可以实现计算机间的通信了。系统的运转必须安装上 专门用来支持网络运行的软件,包括系统软件和应用软件,这样,一个能够满足工作或生活需求 的计算机网络就建成了。 用于计算机网络设备之间的通信连接线有铜双绞线、细同轴电缆、粗同轴电缆、光缆及微波、红 外线和激光、卫星线路等无线传输媒体。以光纤光缆为传输介质的光网络特别适于作为计算机网 络,这是因为要进行传输的数据信号在发射端只需进行一次电/光转换,在接收端进行一次光/电转 换就可以了。而在电话网中使用光网络时,在进行电/光转换之前必须先将模拟的话音信号转换为 数字信号,在接收端首先进行光/电转换,然后再进行数/模转换才能得到模拟的话音信号。目前, 构建互联网主要干线的高速通道使用的就是光纤。 光纤计算机网按规模可以分为光纤局域网LAN( Local Area Network)、光纤城域网MAN ( Metropolitan Area Network)和光纤广域网WAN( Wide area Network)。 局域网是连接一个较小区域内如一个办公大楼,一个工厂,一个学校的用户的网络。例如,一所 大学的计算中心房间里,计算机在这一局域网中,与房间中所有其他的计算机相连,也与整栋建 筑内的办公室的计算机相连。局域网中各个计算机间的连接按一般是电缆,也有少数网络用光缆 连接。在LAN中使用光纤的最大动力是光纤的巨大带宽,而不是比用铜缆能传输更远的距离。 城域网是为一个城市内的用户或为一个大城市内某一个城区的用户提供信息互连功能的网络。为 保证网络运行的可靠性,MAN采用双光纤环结构 广域网连接的是不同城市甚至不同的国家的用户计算机。城域网和广域网可以通过公共电话交换 网PSTN相连。 本节将重点介绍光纤局域网的类型。 依据网络的拓扑结构、传输帧及协议,光纤LAN分为光纤数据分布接口FDDl( Fiber data Distribution Interface)、吉比特以太网GBE( Gigabit Ethernet)、光纤通 等类型
9.3.1 光纤计算机通信网 现代的计算机网络是在远程终端计算机系统的基础上，通过公用电话网把计算机互连起来，并建 立分层通信体系和相应的网络通信协议，使计算机之间的通信可靠。 完整的计算机网络由网络服务器、网络工作站、网络适配器（或称网卡）及连接线组成。实际中， 并不是简单地把这些硬件物理地连接起来就可以实现计算机间的通信了。系统的运转必须安装上 专门用来支持网络运行的软件，包括系统软件和应用软件，这样，一个能够满足工作或生活需求 的计算机网络就建成了。 用于计算机网络设备之间的通信连接线有铜双绞线、细同轴电缆、粗同轴电缆、光缆及微波、红 外线和激光、卫星线路等无线传输媒体。以光纤光缆为传输介质的光网络特别适于作为计算机网 络，这是因为要进行传输的数据信号在发射端只需进行一次电/光转换，在接收端进行一次光/电转 换就可以了。而在电话网中使用光网络时，在进行电/光转换之前必须先将模拟的话音信号转换为 数字信号，在接收端首先进行光/电转换，然后再进行数/模转换才能得到模拟的话音信号。目前， 构建互联网主要干线的高速通道使用的就是光纤。 光纤计算机网按规模可以分为光纤局域网LAN（Local Area Network）、光纤城域网MAN （Metropolitan Area Network）和光纤广域网WAN（Wide Area Network）。 局域网是连接一个较小区域内如一个办公大楼，一个工厂，一个学校的用户的网络。例如，一所 大学的计算中心房间里，计算机在这一局域网中，与房间中所有其他的计算机相连，也与整栋建 筑内的办公室的计算机相连。局域网中各个计算机间的连接按一般是电缆，也有少数网络用光缆 连接。在LAN中使用光纤的最大动力是光纤的巨大带宽，而不是比用铜缆能传输更远的距离。 城域网是为一个城市内的用户或为一个大城市内某一个城区的用户提供信息互连功能的网络。为 保证网络运行的可靠性，MAN采用双光纤环结构。 广域网连接的是不同城市甚至不同的国家的用户计算机。城域网和广域网可以通过公共电话交换 网PSTN相连。 本节将重点介绍光纤局域网的类型。 依据网络的拓扑结构、传输帧及协议，光纤LAN分为光纤数据分布接口FDDI（Fiber Data Distribution Interface）、吉比特以太网GBE（Gigabit Ethernet）、光纤通道FC（Fiber Channel） 等类型
光纤数据分布接口(FDD FDD是一种物理层和数据链路层标准,它规定了光纤媒介、光发射机和光接收器、 信号传送协议和允许使用的网络拓扑结构等规范,采用的是lEE8025令牌传递媒 体接入控制MAC( Medium Access Control)协议和lEE802.2逻辑链路控制LLC ( Logical Lin Control)协议。其主要特征是:工作速率为100Mb/s:采用光纤双 环拓扑,环路长度为100km;1000个物理连接(双站为500个);最大站间距离 为2km;采用的光纤为带宽大于500 MHZ. km的1300nm多模光纤 FDD的标准中有四种应用环境,它们分别是数据中心环境(站点数小于50个、相 邻站点之间光纤长度小于400m);办公室或建筑物环境(单连接站点,且采用星 形拓扑);校园环境(站点分布于多个建筑物中,点与点链路长达2km);多校 园环境(各场地距离大于60km)。 2.吉比特光纤以太网(GBE) GBE顾名思义,其传输速率在Gb/s的数量级,主要用于计算机与外围设备的高速 信息传输场合。例如,对于1024×1024像素的图片,若每个像素使用24bi的彩色 编码和每秒30帧画面,则要求的数据速率为750Mb/s 吉比特以太网产品于1996年上市,其标准是EE8023z。图9.3.1示出了吉比特以 太网协议的体系结构
1．光纤数据分布接口（FDDI） FDDI是一种物理层和数据链路层标准，它规定了光纤媒介、光发射机和光接收器、 信号传送协议和允许使用的网络拓扑结构等规范，采用的是IEEE802.5令牌传递媒 体接入控制MAC（Medium Access Control）协议和IEEE802.2逻辑链路控制LLC （Logical Lin Control）协议。其主要特征是：工作速率为100Mb/s；采用光纤双 环拓扑，环路长度为100 km；1000个物理连接（双站为500个）；最大站间距离 为2 km；采用的光纤为带宽大于500 MHz·km的1300 nm多模光纤。 FDDI的标准中有四种应用环境，它们分别是数据中心环境（站点数小于50个、相 邻站点之间光纤长度小于400 m）；办公室或建筑物环境（单连接站点，且采用星 形拓扑）；校园环境（站点分布于多个建筑物中，点与点链路长达2 km）；多校 园环境（各场地距离大于60 km）。 2．吉比特光纤以太网（GBE） GBE顾名思义，其传输速率在Gb/s的数量级，主要用于计算机与外围设备的高速 信息传输场合。例如，对于1024×1024像素的图片，若每个像素使用24bit的彩色 编码和每秒30帧画面，则要求的数据速率为750Mb/s。 吉比特以太网产品于1996年上市，其标准是IEEE802.3z。图9.3.1示出了吉比特以 太网协议的体系结构
介质访问控制子层MAC( Media Access Control)集中了数据链路层中与接入各种传输介质有关的 问题,MAC还负责在物理层基础上进行无差错的通信,主要的功能有:图9.3.1吉比特以太网协 议体系结构 ①将上层交下来的数据封装成帧进行发送;接收时则相反,将帧拆卸 ②实现和维护MAC协议。 ③比特差错检测。 ④寻址。 吉比特介质无关接口GM( Gigabit Media Independent Interface)是MAC子层与物理层之间的接 口,使物理层可以使用不同的传输介质。吉比特物理层协议的功能主要包括数据的编码与解码、 比特流的传输与故障指示、建立链路所需要的杋械特性、电气特性、功能特性和堆积特性等,具 体内容如下。 ①1000BASE-SX。采用625μm和50μm的多模光纤,传输距离分别是300m和550m,波长为 850nm,编码方式为8B/10B。1000BASE-SX适用于作为建筑物内部构建宽带主干网,例如智能 大厦主干网、企业内部主干网。 ②1000 BASE-LX。采用50μm和62.5μm的多模光纤或者单模光纤,传输距离分别是550m和3km, 波长分别是850nm和1300nm,编码方式为8B/10B。1000BASE-CX(采用150的平衡屏蔽双绞 线,传输速率为125Gb/s,传输距离为25m,编码方式为8B/10B)。1000BASE-LX适合作为校园 主干网。采用吉比特光收发器,1000 BASE-LX也适于作为城域主干网。 ③1000 BASE-T。采用四对5类非屏蔽双绞线,传输速率为100Mb/s,最大传输距离是100m和 550m,波长850m,编码方式为4D-PAM5。它主要应用于建筑物内主干网,可利用己敷设的非屏 蔽双绞线。 图9.3.2给出了吉比特以太网的典型应用。 吉比特介质无关接口(GiM) LOCBASE-SX O0OBASE-LX 1000BASE-CX10DOBASE-T 國■
介质访问控制子层MAC（Media Access Control）集中了数据链路层中与接入各种传输介质有关的 问题，MAC还负责在物理层基础上进行无差错的通信，主要的功能有：图9.3.1 吉比特以太网协 议体系结构 ① 将上层交下来的数据封装成帧进行发送；接收时则相反，将帧拆卸。 ② 实现和维护MAC协议。 ③ 比特差错检测。 ④ 寻址。 吉比特介质无关接口GMII（Gigabit Media Independent Interface）是MAC子层与物理层之间的接 口，使物理层可以使用不同的传输介质。吉比特物理层协议的功能主要包括数据的编码与解码、 比特流的传输与故障指示、建立链路所需要的机械特性、电气特性、功能特性和堆积特性等，具 体内容如下。 ① 1000BASE-SX。采用62.5m和50m的多模光纤，传输距离分别是300 m和550 m，波长为 850 nm，编码方式为8B/10B。1000BASE-SX适用于作为建筑物内部构建宽带主干网，例如智能 大厦主干网、企业内部主干网。 ② 1000BASE-LX。采用50m和62.5m的多模光纤或者单模光纤，传输距离分别是550m和3km， 波长分别是850nm和1300nm，编码方式为8B/10B。1000BASE-CX（采用150的平衡屏蔽双绞 线，传输速率为1.25Gb/s，传输距离为25m，编码方式为8B/10B）。1000BASE-LX适合作为校园 主干网。采用吉比特光收发器，1000BASE-LX也适于作为城域主干网。 ③ 1000BASE-T。采用四对5类非屏蔽双绞线，传输速率为100Mb/s，最大传输距离是100m和 550m，波长850nm，编码方式为4D-PAM5。它主要应用于建筑物内主干网，可利用已敷设的非屏 蔽双绞线。 图9.3.2给出了吉比特以太网的典型应用