
- •Содержание
- •Предисловие
- •1. Основные сведения о ВОЛС
- •1.1. Общие положения
- •Преимущества ВОЛС
- •Недостатки ВОЛС
- •Типовая схема системы волоконно-оптической связи
- •1.2. Основные компоненты ВОЛС
- •Литература к предисловию и главе 1
- •2. Оптическое волокно
- •2.1. Типы оптических волокон
- •Одномодовые волокна
- •2.2. Распространение света по волокну
- •Геометрические параметры волокна
- •Затухание
- •Потенциальные ресурсы волокна и волновое уплотнение
- •Дисперсия и полоса пропускания
- •Межмодовая дисперсия
- •Хроматическая дисперсия
- •Поляризационная модовая дисперсия
- •2.3. Характеристики поставляемых волокон
- •Градиентное многомодовое волокно
- •Функциональные свойства одномодовых волокон
- •Литература к главе 2
- •3. Пассивные оптические компоненты
- •3.1. Разъемные соединители
- •Типы конструкций
- •Вносимые потери
- •Обратное отражение и контакты типа PC, Super PC, Ultra PC, APC
- •Надежность, механические, климатические и другие воздействия
- •Стандарты соединителей
- •Оптические шнуры
- •Механический сплайс (МС)
- •Производители и поставщики
- •3.2. Сварное соединение волокон
- •Количественные оценки качества сварки
- •3.3. Оптические разветвители
- •Ответвитель
- •3.4. Устройства волнового уплотнения WDM
- •Основные технические параметры WDM фильтров
- •Широкозонные и узкозонные WDM фильтры
- •3.5. Оптические изоляторы
- •Вращение плоскости поляризации
- •Принцип действия оптического изолятора
- •Технические параметры
- •3.6. Другие специальные пассивные компоненты ВОЛС
- •Аттенюаторы
- •Оптические переключатели
- •Соединительные герметичные муфты
- •3.7. Оптические распределительные и коммутационные устройства
- •Терминирование ВОК
- •Оптический узел
- •Производители оптического распределительного и кроссового оборудования
- •Принципы построения оптического кроссового устройства
- •Обслуживание ОКУ
- •Оптические кроссы высокой и сверхвысокой плотности
- •Примеры инсталляции кроссового оборудования
- •Литература к главе 3
- •4. Электронные компоненты систем оптической связи
- •4.1. Передающие оптоэлектронные модули
- •Типы и характеристики источников излучения
- •Светоизлучающие диоды
- •Лазерные диоды
- •Другие характеристики
- •Основные элементы ПОМ
- •4.2. Приемные оптоэлектронные модули
- •Основные элементы приемных оптоэлектронных модулей
- •Принципы работы фотоприемника
- •Технические характеристики фотоприемников
- •Лавинный фотодиод
- •Электронные элементы ПРОМ
- •4.3. Повторители и оптические усилители
- •Типы ретрансляторов
- •Оптические усилители
- •4.4. Разновидности усилителей EDFA
- •Усилители на фтор-цирконатной основе
- •Литература к главе 4
- •5. Сети передачи данных
- •5.1. Мультиплексирование
- •Инверсное мультиплексирование
- •5.2. Сети с коммутацией каналов и пакетов
- •Коммутация каналов
- •Коммутация пакетов
- •Протокол X.25
- •Ретрансляция кадров Frame Relay
- •Ретрансляция ячеек Cell Relay
- •5.3. Эталонная модель OSI
- •Стандарты IEEE 802
- •Литература к главе 5
- •6.1. Принцип действия
- •6.2. Составляющие стандарта FDDI
- •6.3. Типы устройств и портов
- •6.4. Оптический обходной переключатель
- •Устройство OBS
- •6.5. Кабельная система и уровень PMD
- •Стандарты MMF-PMD, SMF-PMD и TP-PMD
- •Оптические соединители
- •6.6. Уровень PHY
- •Кодирование и декодирование данных
- •Особенности кодирования при передаче по витой паре
- •Эластичный буфер
- •Функция сглаживания
- •Фильтр повторений
- •6.7. Уровень MAC
- •Маркеры и кадры
- •Временной анализ процессов передачи маркера и кадров
- •Мониторинг и инициализация кольца
- •6.8. Обзор уровня SMT
- •Управление соединениями
- •Управление кольцом RMT
- •Управление, основанное на передаче кадров FBM
- •6.9. Построение сетей FDDI
- •Когда рекомендуется использовать технологию FDDI
- •Поставляемое оборудование
- •Литература к главе 6
- •Формат кадра Ethernet
- •Основные варианты алгоритмов случайного доступа к среде
- •Протокол CSMA/CD
- •Спецификации физического уровня IEEE 802.3 и типы портов
- •7.2. Основные типы устройств Ethernet
- •AUI интерфейс и трансиверы Ethernet
- •Рабочая станция, сетевая карта
- •Повторитель (концентратор)
- •Коммутатор
- •7.3. Проектирование сети в пределах коллизионного домена Ethernet
- •Архитектура стандарта Fast Ethernet
- •Физические интерфейсы Fast Ethernet
- •Типы устройств Fast Ethernet
- •7.5. Проектирование сети в пределах коллизионного домена Fast Ethernet
- •Модель 1
- •Модель 2
- •7.6. Дуплексный Ethernet
- •7.7. Сети Gigabit Ethernet (стандарты IEEE 802.3z и 802.3ab)
- •Архитектура стандарта Gigabit Ethernet
- •Уровень MAC
- •Расширение носителя
- •Пакетная перегруженность
- •Типы устройств
- •7.8. Миграция Ethernet к магистральным сетям
- •Литература к главе 7
- •8. Полностью оптические сети
- •8.1. Основные определения и элементы
- •8.2. Плотное волновое мультиплексирование
- •Пространственное разделение каналов и стандартизация DWDM
- •8.3. Применение оптических усилителей EDFA
- •Технические параметры усилителей EDFA
- •Классификация усилителей EDFA по способам применения
- •Расчет числа каскадов линейных усилителей EDFA
- •8.4. Оптимизация WDM/TDM
- •Трибные интерфейсы
- •Существующие архитектуры SDH
- •Миграция к оптическому уровню
- •8.5. Оптические коммутаторы
- •Оптические коммутаторы nxn
- •Сведения из теории коммутации и общий анализ некоторых коммутаторов
- •8.6. Волновые конвертеры
- •8.7. Классификация полностью оптических сетей
- •Простая многоволновая линия связи SMWL
- •Параметры многоволновых мультиплексных линий связи
- •8.8. AON с коммутацией каналов
- •Широковещательная AON
- •AON с пассивной волновой маршрутизацией
- •AON с активной волновой маршрутизацией
- •8.9. AON с коммутацией пакетов
- •8.10. Архитектура AON
- •8.11. Прототипы и коммерческие реализации AON
- •Литература к главе 8
- •9. Сети абонентского доступа
- •9.1. Концепции развития абонентских сетей
- •Традиционная информационная абонентская сеть
- •Гибридная волоконно-коаксиальная сеть
- •Частотное распределение потоков
- •Распределение восходящих потоков
- •Распределение нисходящих потоков
- •Физические особенности восходящих и нисходящих потоков
- •9.3. Платформа доступа Homeworx
- •Предоставляемые услуги
- •Основные элементы архитектуры
- •Структура потоков и транспортные характеристики Homeworx
- •Сценарии развертывания платформы Homeworx
- •9.4. Межстудийный телевизионный обмен и система DV6000
- •Литература к главе 9
- •Указатель терминов и определений

à) GIGAswitch/FDDI |
á) SmartSwitch 9000 |
в) Карта 9F426-03 для |
|
|
SS9000 |
г) GigaHUB (XH152) д) Карты LC383/2 для XH152 e) FDDI mm/sm конвертер N320FD
Ðèñ. 6.25. Внешний вид некоторых FDDI устройств
Литература к главе 6
1.A. Mills. Understanding FDDI: A 100 Mbps Solutions for Today’s Corporate LANs, Prentice Hall, 1995. – 277 p.
2.Welcome – FDDI Frequently Asked Questions (FAQ), United States Navy Computer, 1996, http://sholeh.nswc.navy.mil/x3t12/FDDIFAQ.html
3.Our Testing Environment and Capabilities, FDDI Consortium, 1998, http://www.iol.unh.edu/consortiums/fddi/index.html
4.Б. Нанс. Программирование в локальных сетях. – Пермь: Изд-во Пермь, 1992. –756 с.
5.ANSI X3T12 (FDDI) Home Page, United States Navy Computer, 1996, http://sholeh.nswc.navy.mil/x3t12/
6."Высокоскоростные технологии ЛВС", Центр Информационных Технологий,1997, http://www.citforum.ru/nets/lvs/contents.html
7.Increase FDDI Reliability with Bypass Switches, AMP, 1997 http://www.amp.com/product/articles/dd68_a.html
8.FDDI Dual Bypass Switch, DiCon Fiberoptics Inc., 1997, http://www.diconfiberoptics.com/dicon.htm
9.Active and Passive Fiber Optic Components, Fiber Optic Product Catalog, Molex, 1998, http://www.molex.com/product/fiber/fiber.html
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ СЕТИ |
151 |

10.FDDI Dual Bypass Switch – Single Mode Fiber Networks, Net Optics, 1997, http://www.netoptics.com/sm_bypass.html
11.Ross F.E., Hamstra J.R. "Forging FDDI", IEEE J. Select. Areas Commun., vol. 11, no.7, Feb.,1993. pp.181-190
12.W. Stallings. Local & Metropolitan Area Networks, Prentice Hall, Upper Saddle River, New Jersey 07458, 1997. – 605 p.
13.F. Halsall. Data Communications, Computer Networks and Open Systems, Addison-Wesley, 1996. – 907p.
14.Welcome – FDDI Products (Adapters), United States Navy Computer, 1997, http://sholeh.nswc.navy.mil/x3t12/Adapters.html
15.FDDILink 32-Bit FDDI Adapters, 3Com, 1998, http://www.3com.com/products/dsheets/400191.html
16.Backbone/Enterprise Switching Solutions, NBase, 1998, http://www.nbase.co.il/
17.PT-SBS600 high-performance SBus FDDI adapter, Performance Technologies, 1997, http://www.wcmh.com/lantimes/lantimes/buyers/company/192485/341613.html
18.SK-NET FDDI SBus (Model SK-56x1), SysKonnect, 1997, http://www.wcmh.com/lantimes/lantimes/buyers/company/192394/321445.html
19.SmartSwitch 9000 – FDDI Products, Cabletron Systems, 1998, http://www.cabletron.com/switching/9000/
20.GIGAswitch/FDDI Multitechnology Switch, Digital Equipment Corporation, 1998, http://www.networks.digital.com/dr/npg/defga-mn.html
21.N320FD FDDI Multimode to Singlemode Converter, NBase Communications, 1998, http://www.nbase.com/
22.Fiberoptic Multimode to Singlemode Fiber Converter (ATM, FDDI, 100 BASE Ethernet or SONET), Net Optics, 1997, http://www.netoptics.com/convertor.html
23.FDDI Fiber to UTP Media Converter Product Description, Transition Networks, 1998, http://www.transition.com/products/mediacon/fddi_cddi.html
152 |
Р.Р. УБАЙДУЛЛАЕВ |

7. Ñåòè Ethernet/Fast Ethernet/Gigabit Ethernet
Сегодня термин Ethernet стал синонимом стандарта IEEE 802.3, определяющего сеть передачи данных со случайным методом доступа к среде с разрешением конфликтов (коллизий) CSMA/CD. Из-за значительной простоты стандарта и, как следствие, низкой стоимости оборудования, Ethernet нашел широкое применение в современных сетях, о чем свидетельствует непрерывный рост инсталляций сетей как на основе стандарта Ethernet, так и на основе Fast Ethernet – эффективного и недорогого преемника Ethernet.
Первоначально стандарт Ethernet разрабатывался компанией Xerox и базировался на системе ALOHA [1]. Это была сеть, использующая протокол CSMA/CD, но скорость передачи составляла всего лишь 2,94 Мбит/с. Сеть объединяла более 100 рабочих станций в пределах одного километра. Сильному дальнейшему развитию способствовала совместная разработка группой из трех компаний Xerox, DEC и Intel улучшенного стандарта Ethernet, обеспечивающего скорость передачи 10 Мбит/с [2]. Именно этот стандарт стал базой для современного международного стандарта IEEE 802.3.
Претерпели изменения и физические интерфейсы. Так, если на этапе внедрения стандарта Ethernet главные интерфейсы базировались на тонком и толстом коаксиальных кабелях, то сейчас предпочтение отдается неэкранированной витой паре UTP cat.5 и оптическому волокну. Поскольку современные кабельные структуры сетей носят смешанный характер, то далее будут рассматриваться оба этих современных интерфейса.
Основные этапы эволюции показаны на рис. 7.1. Когда в 1980 году компании Xerox, DEC и Intel опубликовали стандарт DIX1 Ethernet, скорость передачи 10 Мбит/с считалась гигантской и достаточной для любых приложений. С тех пор, по мере совершенствования компьютерных технологий, появились потребности в значительно большей полосе пропускания. И сегодня стандарт Ethernet в его оригинальном виде, использующий логическую топологию "шина" с одним коллизионным доменом, остается приемлемым разве что для построения локальных сетей на небольших предприятиях. Первая половина 90-х годов характеризуется внедрением и стремительным ростом сетевых коммутаторов Ethernet, позволяющих строить магистрали в точке (collapsed backbones) и, тем самым, сильно разгрузить крупные сети. Дальнейшее появление коммутаторов и сетевых карт, поддерживающих дуплексную передачу – передачу данных в обоих направлениях одновременно без коллизий при логической топологии "точка-точка", – сняло ограничение на расстояние и дало полную свободу применению волоконно-оптических линий связи и построению протяженных сегментов между коммутаторами Ethernet.
В 1995 году принимается стандарт IEEE 802.3u Fast Ethernet, обеспечивающий скорость передачи 100 Мбит/с. На сетевом рынке появляется множество новых продуктов: от повторителей Fast Ethernet до сетевых карт и коммутаторов, поддерживающих скорости 10/100 Мбит/с и дуплексные режимы по всем портам. И, наконец, появляются спецификации стандарта Gigabit Ethernet IEEE 802.3z и IEEE 802.3ab.
В силу специфики излагаемого материала, большое внимание уделяется волоконнооптическому интерфейсу, тем более, что с ростом скорости передачи (по мере перехода на Fast Ethernet и Gigabit Ethernet) и с увеличением протяженности сегментов (до величин от нескольких до нескольких десятков километров) приемлемые альтернативные решения отсутствуют.
При строительстве сети главную практическую ценность обычно имеют инструкции, правила, которых следует придерживаться для нормального функционирования сети, например: длины сегментов, диаметр коллизионного домена, количество рабочих станций в сети, и т.п. Однако сами по себе такие инструкции трудно воспринимать, если не иметь представления о стандарте, который, собственно, является первопричиной появления правил и инструкций. Поэтому вначале рассматриваются основные спецификации стандарта Ethernet. Описание более современных стандартов Fast Ethernet и Gigabit Ethernet строится на основе рассмотрения отличительных черт и модернизаций, преимуществ и недостатков по сравнению с предшественником. В завершении главы приведены примеры конфигураций сетей по мере роста от Ethernet до Gigabit Ethernet, а также краткие характеристики некоторых новых протоколов, в частности 802.3x, 802.1Q, RSVP, вооружившись которыми Gigabit Ethernet становится полноправной магистральной волоконно-оптической технологией.
1 DIX аббревиатура от DEC-Intel-Xerox.
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЕ СЕТИ |
153 |

Протяженные |
|
1000 Мбит/с |
волоконно-оптические |
|
|
сегменты |
|
Дуплексный режим |
|
|
Коммутация |
|
100 Мбит/с |
1000 Мбит/с |
|
Дуплексный режим |
Шина |
|
100 Мбит/с |
|
|
Коммутация |
|
10 Мбит/с |
100 Мбит/с |
|
Дуплексный режим |
|
|
Шина |
|
|
Коммутация |
|
|
|
|
10 Мбит/с Коммутация
10 Мбит/с Шина
Ðèñ. 7.1. Этапы эволюции стандарта Ethernet
7.1. Ñåòè Ethernet
Выделим три главных элемента стандарта: формат кадра, систему сигнализации между рабочими станциями при осуществлении передачи данных по протоколу CSMA/CD и набор физических сред: коаксиальный кабель, витая пара, волоконно-оптический кабель [3].
Формат кадра Ethernet
На рис. 7.2 показан формат кадра Ethernet. Поля имеют следующие назначения:
•Преамбула: 7 байт, каждый из которых представляет чередование единиц и нулей 10101010. Преамбула позволяет установить битовую синхронизацию на приемной стороне.
•Ограничитель начала кадра (SFD, start frame delimiter): 1 байт, последовательность 10101011, указывает, что далее последуют информационные поля кадра. Этот байт можно относить к преамбуле.
•Адрес назначения (DA, destination address): 6 байт, указывает MAC-адрес станции (MACадреса станций), для которой (которых) предназначен этот кадр. Это может быть единственный физический адрес (unicast), групповой адрес (multicast) или широковещательный адрес (broadcast).
•Адрес отправителя (SA, source address): 6 байт, указывает MAC-адрес станции, которая посылает кадр.
•Поле типа или длины кадра (T or L, type or length): 2 байта. Существуют два базовых формата кадра Ethernet (в английской терминологии raw formats – сырые форматы) – Ethernet_II и IEEE 802.3 (рис. 7.2), причем различное назначение у них имеет именно рассматриваемое поле. Для кадра Ethernet_II в этом поле содержится информация о типе кадра. Ниже приведены значения в шестнадцатеричной системе этого поля для некоторых распространенных сетевых протоколов: 0x0800 для IP, 0x0806 для ARP, 0x809B для AppleTalk, 0x0600 для XNS, и 0x8137 для IPX/SPX. С указанием в этом поле конкретного значения (одного из перечисленных) кадр приобретает реальный формат, и в таком формате кадр уже может распространяться по сети.
•Для кадра IEEE 802.3 в этом поле содержится выраженный в байтах размер следующего поля – поля данных (LLC Data). Если эта цифра приводит к общей длине кадра меньше
154 |
Р.Р. УБАЙДУЛЛАЕВ |