第 7 章　光网络

第7章　光网络 7.1 光网络的概念 7.2 光局域网和光城域网 7.3 宽带光接入网 7.4 光互联网 7.5 智能光网络 7.6 全光网

7.1 光网络的概念 • 光网络是指以光纤为基础传输链路所组成的一种通信体系网络结构。 • 光网络就是一种基于光纤的电信网。 • 目前的光网络不是一种纯光的光网络，它的控制、管理以及处理仍是由电层来完成的。 • 在光网络上所采用的组网设备大致分为两类： • 光网络节点 • 网络接入设备

7.1 光网络的概念 • 图7-1 基于WDM光互联网技术的多波长光网络总体结构示意图

7.2 光局域网和光城域网 7.2.1 光局域网结构 7.2.2 光城域网

7.2.1 光局域网结构 • 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。

7.2.1 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

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) 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。

1．光纤局域网的类型 • 图7-2 总线形连接局域网构成示意图

1．光纤局域网的类型 • 图7-3 星形网络结构示意图

1．光纤局域网的类型 (3) 环形结构 ① 拓朴结构 ② 转发器 Ⅰ 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。 Ⅱ 转发器的工作状态 • 监听状态 • 接收状态 • 发送状态

1．光纤局域网的类型 • 图7-4 环形网络结构

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。

2．网络协议 (2) 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。 ① 令牌总线中的逻辑位置 ② 令牌传输及数据传送 ③ 令牌总线的维护功能

2．网络协议 • 图7-5 令牌总线配置

2．网络协议 • 图7-6 令牌传输过程

2．网络协议 • 图7-7 数据传输过程

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。

2．网络协议 • 图7-8 令牌环网操作示意图

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。 ① CSMA/CD ② 令牌总线 ③ 令牌环网

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

3．体系结构 • 图7-9 IEEE 802协议层与OSI模型的比较

3．体系结构 • 图7-10 LLC和MAC帧结构

3．体系结构 • 图7-11 FDDI协议结构

3．体系结构 • 图7-12 令牌环的MAC帧结构

7.2.2光城域网 1．光城域网的结构 2．城域网网络连接技术 3．高速交换技术

1．光城域网的结构 • 宽带城域网是在互联网业务迅速发展和市场竞争的条件下，建立起的城市范围内的宽带多媒体通信网络，它是宽带IP骨干网在城市范围内的延伸，并作为本地公共信息服务网络的重要组成部分，负责承载各种多媒体业务以满足用户的需求。 • 宽带城域网也采用分层结构，共分三层。 (1) 核心层 (2) 汇聚层 (3) 接入层

1．光城域网的结构 • 图7-13 宽带IP网络结构示意图

1．光城域网的结构 • 图7-14 宽带IP网核心拓扑图

1．光城域网的结构 • 图7-15 汇聚层设备连接示意图

2．城域网网络连接技术 (1) 城域WDM环网 • 城域DWDM光纤环路网具有如下特点： • 可以通过不同波长的光载波信道来实现不同网络节点之间的互联，使之同时成为环形、网状、树形、星形和点到点等任意的逻辑结构的网络； • 网络容量大，可以实现多种服务(如电信业务、广播电视业务和数据业务) • 波道的光载波上下简便，网络组网灵活、可靠。 • 一般城域WDM网主要应用于城域核心网之中。

2．城域网网络连接技术 • 图7-16 城域DWDM环网示意图

2．城域网网络连接技术 • 图7-17 OADM构成的城域光网络的节点功能结构

2．城域网网络连接技术 (2) 以SDH为基础的多业务传送平台(MSTP) • 具有多业务支持能力的新一代SDH将是发展方向。 • SDH是目前城域传送网最主要的实现方式之一。 ① 下一代SDH网络 ② 多业务传送平台 ③ 城域多业务传送网络的特点 • MSTP主要应用于城域汇聚层和接入层。

2．城域网网络连接技术 • 图7-18 下一代SDH网络

2．城域网网络连接技术 • 图7-19 基于下一代SDH多业务传送平台的简化城域网结构

2．城域网网络连接技术 • 图7-20 多业务传送设备结构组成框图

2．城域网网络连接技术 (3) 弹性分组环(RPR) • 弹性分组环技术是一种新的城域网MAC技术，其核心就是空间重用协议。 • RPR采用双纤双向光纤传输结构。 • RPR工作原理 Ⅰ SRP空间重用技术 Ⅱ RPR的保护倒换和自动拓扑发现 Ⅲ 帧格式 Ⅳ RPR节点的MAC参考模型和节点功能

2．城域网网络连接技术 • 图7-21 RPR的双环结构

2．城域网网络连接技术 • 图7-22 SRP空间重用机制

2．城域网网络连接技术 • 图7-23 RPR的帧格式

2．城域网网络连接技术 • 图7-24 RPR的MAC参考模型

2．城域网网络连接技术 (4) 吉比特以太网技术 ① 吉比特以太网的载波扩展帧 ② 吉比特介质无关接口(GMII) ③ 支持吉比特以太网的物理技术

2．城域网网络连接技术 • 图7-25 吉比特以太网的载波扩展帧

2．城域网网络连接技术 • 图7-26 100Mbit/s及1000Mbit/s以太网层次模型

2．城域网网络连接技术 • 图7-27 支持吉比特操作的物理层技术

3．高速交换技术 (1) 第三层交换技术 (2) MPLS技术 (3) 第四层交换技术

7.3 宽带光接入网 7.3.1 光接入网的概念 7.3.2 无源光网络的传输远离及其应用 7.3.3 ATM无源光网络（APON） 7.3.4 以太网无源光网络EPON技术及其应用

7.3.1 光接入网的概念 • 光接入网(OAN)是指以光纤作为传输媒体来取代传统的双绞线接入网，具体地说就是指本地交换机或远程模块与用户之间采用光纤或部分采用光纤来实现用户接入的系统。 • 在OAN中采用了基带数字传输技术，它是为传输双向交互式业务而设计的接入传输系统。 1．OAN的参考配置 2．光接入网的应用类型

1．OAN的参考配置 • 图7-28 OAN的参考配置

2．光接入网的应用类型 • 图7-29 OAN的应用类型

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