第五章 高速光纤计算机网

光传送网概述1. 引言光传送网（Optical Transport Network，简称OTN）是一种用于长距离高速光纤传输的网络技术。

它基于光纤通信技术，通过光波的传播来实现高速、大容量的数据传输。

在现代信息社会中，光传送网在各个领域都起到了关键作用，例如电信、互联网、数据中心等。

本文将对光传送网进行概述，介绍其基本原理、应用和发展趋势。

2. 光传送网的基本原理光传送网基于光纤通信技术，采用光信号来传输和交换数据。

其基本原理包括以下几个方面：2.1 光纤传输光纤是一种使用光导纤维作为传输介质的通信技术。

光信号在光纤中的传输速度非常快，能够达到光速的99.9%以上。

光纤传输具有带宽大、传输损耗小、免受电磁干扰等优点，是实现高速、远距离传输的理想选择。

2.2 光传输与光交换光传送网通过光传输设备将数据信号转换为光信号，并使用光纤进行传输。

在光传输的过程中，光信号需要经过光交换设备进行转接、交换和路由。

光交换设备能够将光信号在不同的光纤之间进行切换和选择，实现数据的灵活传输。

2.3 光信号的调制和解调在光传送网中，光信号的调制和解调是实现光信号与电信号的转换过程。

调制将电信号转换为光信号，而解调则将光信号转换回电信号。

调制和解调是光传送网中的重要环节，保证了光信号在传输过程中的稳定性和可靠性。

3. 光传送网的应用光传送网在各个领域都被广泛应用，具有重要的战略地位。

以下是几个典型的应用场景：3.1 电信运营商光传送网作为电信运营商的核心网络技术，用于提供高速、稳定的传输服务。

通过光传送网，电信运营商能够实现大容量的宽带接入、语音通信和视频传输等服务，满足用户对高速通信的需求。

3.2 互联网骨干网光传送网作为互联网的骨干网技术，连接了各个地区的主干网节点，承载着互联网的数据传输和交换。

光传送网的高带宽和高可靠性，保证了互联网的稳定运行和快速发展。

3.3 数据中心在大规模的数据中心中，光传送网被用于连接服务器、存储设备和网络设备，实现数据在数据中心内部的高速传输和交换。

第五章环网环网的发展令牌环网媒体访问控制技术FDDI媒体访问控制技术和物理层结构环网的组网技术5.1 概述•传统以太网的弱点不适应重负荷应用环境无实时性能和优先权机制在拓扑结构为公共总线的以太网上，媒体使用光纤比较困难共享型以太网的覆盖范围受限于碰撞域，无法进一步拓展•20世纪80年代中期，IEEE802.5标准出世•20世纪80年代后期，使用光纤的高速环网FDDI出现•环网的特点适应重负荷应用环境具实时性能和优先权机制媒体可以使用光纤覆盖范围较大，可达数公里5.2 令牌环网媒体访问控制技术•IEEE802.5标准定义了令牌环网的媒体访问控制(MAC)技术和物理层结构•令牌环操作•MAC帧•MAC基本操作5.2.1 令牌环操作•基础是使用了一个称之为令牌的特定比特串•当环上所有的站都处于空闲时，令牌沿着环旋转•当环上一个站想发送帧时必须等待直至检测到经过该站的令牌为止•该站抓住令牌并改变令牌中的一个比特，然后将令牌变成一帧的帧首，这时，该站可以在帧首后面加挂上帧的其余字段并进行发送，此时，环上不再有令牌•这个帧将在环上环行一整周后由发送站将它清除，发送站在下列两个条件都符合时将在环上插进一个新的令牌 该站已完成其帧的发送该站所发送的帧的前沿已回到了本站(在绕环运行一整圈后)令牌环图示令牌环操作的特点•任一时刻只有一个站可以发送•在轻负载的条件下，它的效率比较低，但是在重负载的条件下，环的作用是依次循环传递，因此既有效又公平5.2.2 MAC帧•帧首定界符(SD)：指出令牌或帧的开始，使用独特的符号与帧的其余部分进行区分。

•访问控制(AC)：包含被用于优先机制中的优先级和预留比特以及监控比特，这一字段还包括令牌比特•帧控制(FC)：指出该帧是一个LLC的数据帧(FF=1)还是一个MAC控制帧(FF=0)。

•目的地址(DA)：表明帧欲发往的目标站。

该地址可为单站地址，组播地址或广播地址，选择16比特还是48比特由实现来决定•源地址(SA)：帧的始发站地址。

第一章引论1. 计算机网络的发展可划分为几个阶段？每个阶段各有何特点？答：计算机网络的发展主要分为一下四个阶段：1)以单计算机为中心的联机系统-缺点，主机负荷重，通信线路利用率低，结构属集中控制方式，可靠性低2)计算机－计算机网络-是网络概念最全，设备最多的一种形式3)体系结构标准化网络4)Internet时代-是人类有工业社会向信息社会发展的重要标志，简单实用，高效传输，有满足不同服务的网络传输要求3. 计算机网络由哪些部分组成，什么是通信子网和资源子网？试述这种层次结构观的特点以及各层的作用是什么？答：通信控制处理机构成的通信子网是网络的内层，或骨架层，是网络的重要组成部分。

网上主机负责数据处理，是计算机网络资源的拥有者，它们组成了网络的资源子网，是网络的外层，通信子网为资源子网提供信息传输服务，资源子网上用户间的通信是建立在通信子网的基础上。

没有通信子网，网络不能工作，而没有资源子网，通信子网的传输也失去了意义，两者合起来组成了统一的资源共享的两层网络。

将通信子络的规模进一步扩大，使之变成社会公有的数据通信网，5. 一个完整的计算机网络的定义应包含哪些内容？答：1.物理结构：通过通信线路、通信设备将地理上分散的计算机连成一个整体2.逻辑结构：在网络协议控制下进行信息传输3.主要目的：资源共享9. 局域网、城域网与广域网的主要特征是什么?答：这三种网络主要是按照网络覆盖的地理范围来划分的：1)广域网（远程网）WAN （Wide Area Network）：广域网的作用范围一般为几十到几千公里。

2)局域网LAN（Local Area Network）:局域网的作用范围通常为几米到几十公里。

3)城域网MAN（Metropolitan Area Network）：城域网的作用范围在WAN与LAN之间，其运行方式为LAN相似。

13. 计算机网络与分布式计算机系统之间的区别与联系是什么?答：两者在物理结构上是非常类似的，但是软件上有很大的差异。

光网络基础知识目录目录第5章 SDH网元类型、网络拓扑及保护.................................................................................5-15.1 SDH网元类型....................................................................................................................5-15.2 SDH网络的物理拓扑.........................................................................................................5-55.3 SDH网络保护....................................................................................................................5-75.3.1 路径保护..................................................................................................................5-75.3.2 子网连接保护.........................................................................................................5-135.3.3 环间双节点互通连接保护.......................................................................................5-205.3.4 共享光纤虚拟路径保护..........................................................................................5-22光网络基础知识目录插图目录图5-1 终端复用器的功能................................................................................................5-1 图5-2 点到点的应用.......................................................................................................5-1 图5-3 简单的链形网应用................................................................................................5-2 图5-4 环带链网中的应用................................................................................................5-2 图5-5 STM-1分插复用器的功能.....................................................................................5-2 图5-6 链形网中的应用....................................................................................................5-3 图5-7 环形网中的应用....................................................................................................5-3 图5-8 枢纽形网中的应用................................................................................................5-3 图5-9 再生中继器功能图................................................................................................5-3 图5-10 基本物理拓扑结构模型.......................................................................................5-5 图5-11 1＋1单端倒换....................................................................................................5-8 图5-12 1＋1双端倒换....................................................................................................5-8 图5-13 1：N保护结构（正常状态）..............................................................................5-9 图5-14 1：N保护结构（倒换状态）..............................................................................5-9 图5-15 二纤单向复用段保护环示意图..........................................................................5-10 图5-16 二纤双向复用段倒换.........................................................................................5-11 图5-17 四纤双向复用段共享保护环示意图...................................................................5-12 图5-18 四纤双向复用段共享保护环示意图...................................................................5-12 图5-19 子网连接保护示意图.........................................................................................5-13 图5-20 环、链间业务...................................................................................................5-15 图5-21 相切环间业务...................................................................................................5-15 图5-22 跨接环间业务...................................................................................................5-16 图5-23 相交环间业务...................................................................................................5-17 图5-24 网孔形网络.......................................................................................................5-18光网络基础知识目录图5-25 二纤单向通道保护环示意图..............................................................................5-19 图5-26 二纤双向通道保护环示意图..............................................................................5-20 图5-27 复用段共享保护环间的互通业务保护示意图.....................................................5-21 图5-28 通道保护环间的互通业务保护示意图................................................................5-22 图5-29 虚拟光纤共享路径保护示意图..........................................................................5-23 图5-30 虚拟光纤共享路径保护应用示意图...................................................................5-23第5章 SDH网元类型、网络拓扑及保护5.1 SDH网元类型光同步数字传输网是由SDH网元设备和光缆线路系统两部分组成。

光纤知识点（5-9章）第五章知识点1.数字传输体制有两种：是不同的传输体制协议。

SDH（同步数字传输体制）PDH（准同步数字传输体制）2. SDH对模型的下列几个方面做了规定：（1）网络节点接口（2）同步数字体系的速率（3）帧结构。

（1）网络节点接口传输设备：光缆传输系统设备；微波传输系统设备；卫星传输系统设备。

网络节点：只有复用功能（简单）；复用、交叉连接多种功能（复杂）。

（2）速率：同步传输模块：STM-N，N＝1、4、16 等。

STM-1 155.520Mbit/s 155Mbit/sSTM-4622.080Mbit/s 622Mbit/sSTM-16 2488.320Mbit/s 2.5Gbit/sSTM-64 9953.280Mbit/s 10Gbit/sSTM-256 39813.12Mbit/s 40Gbit/s（3）帧结构：SDH 帧为块状帧结构，共有9 行，270 列，以字节为单位。

一个STMN 帧有9 行，每行由270×N 个字节组成。

这样每帧共有9×270×N 个字节，每字节为8 bit。

帧周期为125μs，即每秒传输8000 帧。

对于STM1 而言，传输速率为9×270×8×8000=155.520 Mb/s 。

字节发送顺序为：由上往下逐行发送，每行先左后右。

（结构图见书127页，重点）3.STM-N 帧包括三个部分：SOH、AU-PTR、PAYLOAD（结构图见书127页，重点）（1）段开销SOH：RSOH，再生段开销：1～3 行。

MSOH，复用段开销：5～9 行。

区别：监管范围不同。

如：若光纤上传输2.5G 信号，RSOH 监控STM-16 整体的传输性能。

MSOH 监控每一个STM-1 的传输性能。

（2）管理指针AU-PTR：指示净负荷PAYLOAD 中信息的起始字节位置，便于接收端从正确的位置分解出有效传输信息。

计算机网络技术基础(第2版)段标课后习题答案计算机网络技术基础(第2版)段标课后习题答案第一章介绍本章主要介绍了计算机网络的基本概念和发展历程。

计算机网络作为现代信息技术的基石，已经广泛应用于各行各业。

文章将从网络概述、网络分类和网络拓扑结构等方面进行论述。

1.1 计算机网络概述计算机网络是指将多台独立的计算机通过传输线路连接起来，共享资源、信息和服务的系统。

它具有快速高效、方便灵活、可靠安全等特点。

1.2 计算机网络分类计算机网络按照规模和使用范围可以分为广域网、局域网和城域网。

广域网覆盖范围最广，局域网覆盖范围最小，而城域网则介于两者之间。

1.3 计算机网络拓扑结构计算机网络的拓扑结构包括总线型、星型、环型和网状型。

不同的拓扑结构适用于不同的网络规模和传输需求。

第二章物理层本章主要介绍了计算机网络的物理层，包括数据通信基础、物理层设备和传输介质等内容。

物理层是计算机网络的基础，其主要任务是实现比特流从发送端到接收端的可靠传输。

2.1 数据通信基础数据通信包括数据的传输方式、传输的基本单位和信道的分类等内容。

信道分为有线信道和无线信道，有线信道包括双绞线、同轴电缆和光纤等。

2.2 物理层设备物理层设备包括中继器、集线器、网卡和调制解调器等。

中继器用于信号的放大和整形，集线器用于将多个计算机连接到一个局域网上。

2.3 传输介质传输介质是指数据传输的媒介，包括有线传输介质和无线传输介质。

有线传输介质包括双绞线、同轴电缆和光纤，而无线传输介质包括无线电波和红外线等。

第三章数据链路层本章主要介绍了计算机网络的数据链路层，包括帧的概念、数据链路层的流量控制和差错控制等内容。

数据链路层负责实现可靠的数据传输和共享传输介质。

3.1 帧的概念帧是数据链路层传输的基本单位，它包括起始标志、帧头、帧数据和帧尾等部分。

帧的概念对于数据链路层的传输是非常重要的。

3.2 数据链路层的流量控制数据链路层的流量控制可以通过停止等待协议、滑动窗口协议和选择重传协议等实现。

高速网络通信技术随着信息技术的不断发展和普及，高速网络通信技术已经成为现代社会不可或缺的一部分。

从最早的2G移动通信发展到如今的5G时代，高速网络通信技术不仅使我们的生活变得更加便捷，也给各行各业带来了巨大的改变和发展。

本文将从高速网络通信技术的定义、发展历程以及应用领域等方面进行讨论。

一、高速网络通信技术的定义高速网络通信技术是指通过使用高速传输介质和先进的通信协议，实现信息的快速传递和处理的技术。

它通过提高传输速度和稳定性，提高数据传输的效率和质量。

高速网络通信技术不仅包括无线通信技术，还包括有线通信技术，如光纤通信技术、以太网等。

二、高速网络通信技术的发展历程1. 第一代移动通信技术（1G）：上世纪80年代末，第一代移动通信技术诞生，通过模拟信号进行语音通信。

由于传输速度较慢、信号不稳定等问题，限制了通信的效果和功能。

2. 第二代移动通信技术（2G）：上世纪90年代初，第二代移动通信技术取得突破性进展，引入了数字信号进行语音通信，并且可以通过短信进行文字通信。

2G技术提高了通信质量和速度，为移动通信市场奠定了基础。

3. 第三代移动通信技术（3G）：21世纪初，第三代移动通信技术开始普及，引入了宽带数据传输、互联网接入等功能，实现了移动通信与互联网的无缝衔接。

3G技术为移动互联网的快速发展奠定了基础。

4. 第四代移动通信技术（4G）：2010年，第四代移动通信技术开始商用化，提供更快的传输速率和更佳的网络性能。

4G技术支持高清视频、实时游戏等应用，推动了移动互联网产业的蓬勃发展。

5. 第五代移动通信技术（5G）：目前，第五代移动通信技术正处于快速发展阶段。

5G技术具有更高的传输速率、更低的延迟和更大的连接密度，将进一步支持虚拟现实、物联网等创新应用。

三、高速网络通信技术的应用领域高速网络通信技术在各行各业都有广泛的应用。

以下是几个主要的应用领域：1. 互联网：高速网络通信技术使得我们可以随时随地访问互联网，收发电子邮件、浏览网页、使用各种在线服务等。

光纤通信网络中的超高速数据传输技术随着科技的不断进步，数据通信技术也在不断的更新换代，最近几年出现了许多新兴技术，其中光纤通信网络就是其中的代表之一。

光纤通信技术是利用光子学和半导体工艺的高科技产品，具有信息容量大、带宽宽、传输距离远、抗干扰强等特点而被广泛应用于现代信息技术和通信业。

本文将围绕光纤通信网络中的超高速数据传输技术展开讨论。

一、光纤通信网络简介光纤通信网络是一种采用光学纤维作为信息传输介质的新型通信技术，它是一种用纤维光学技术来代替传统的电缆电信技术的全新技术。

它的传输速度远远高于传统的通信技术，已经成为业界的主流技术之一。

光纤通信网络采用光脉冲代替电脉冲进行数据传输，即将数据信号电信号转换成光信号通过光纤传输。

二、光纤通信网络的优势1.信息容量大光纤通信网络的容量比铜缆和同轴电缆要大得多。

这是因为光纤可以同时传送多个不同频率的光信号，相比电缆，它拥有更宽的带宽。

2.传输速度快光纤通信网络的传输速度要比传统的铜缆和同轴电缆要快得多。

由于它采用的是光信号传输，所以它的传输速度比电信号快得多。

3.传输距离远在同等的传输距离条件下，光纤通信网络的传输距离要比铜缆和同轴电缆要远得多。

这是因为光纤的传输损耗要比铜线和同轴电缆的传输损耗要小得多。

4.抗干扰能力强光纤通信网络的抗干扰能力非常强。

这是因为光纤的传输信号是光波信号，和电信号不同的是，其不会受到其它设备的电磁干扰而被影响。

三、光纤通信网络中的超高速数据传输技术1.光纤光电子器件光纤光电子器件是利用半导体材料的光电效应制成的光电子器件。

它能够将光信号转换成电信号，或将电信号转换成光信号。

其中，PD（光电二极管）作为一种非常重要的光电子器件之一，在光通信系统中扮演着电光转换器的角色。

PD的工作原理和普通二极管是类似的，它在工作过程中将光信号转化为电信号。

2.波分复用技术波分复用技术是一种将多个信号复用在一条光纤上的技术。

它可以将多个信号通过不同的波长进行传输，从而将一个光纤的通信容量提升到几十倍甚至几百倍。

光纤通信网络中的高速传输与数据安全性分析第一章：光纤通信网络的基本原理与技术光纤通信网络是一种以光纤为传输介质的通信系统。

光纤通信网络具有高速传输、大容量、低延迟等优点，被广泛应用于各个领域。

本章将介绍光纤通信网络的基本原理与技术，包括光纤的结构与工作原理、光纤通信的基本模型、光纤通信网络的拓扑结构等。

第二章：光纤通信网络中的高速传输技术高速传输是光纤通信网络的重要特性之一。

本章将介绍光纤通信网络中的高速传输技术，包括波分复用技术、调制与解调技术、信号重构技术等。

通过对这些技术的分析与比较，可以得出在特定应用场景下选择合适的高速传输技术的方法与步骤。

第三章：数据安全性在光纤通信网络中的重要性数据安全性是光纤通信网络中一个重要的问题。

本章将介绍数据安全性在光纤通信网络中的重要性，并且分析目前光纤通信网络中存在的一些数据安全性问题。

这些问题包括数据窃听、数据篡改和数据丢失等。

同时，本章还将讨论数据安全性的保障措施，包括加密算法、身份认证技术和访问控制技术等。

第四章：数据传输中的安全性分析数据传输是光纤通信网络中数据安全性的关键环节。

本章将分析光纤通信网络中数据传输过程中可能存在的安全性问题，如数据中断和数据泄露等。

同时，本章还将介绍一些提高数据传输安全性的方法和技术，如数据分组与封装技术、差错检测与纠正技术、QoS技术等。

第五章：网络安全性的提升策略网络安全性的提升是光纤通信网络的重要任务之一。

本章将分析提升网络安全性的策略和方法，包括物理层安全、网络层安全、传输层安全和应用层安全等。

通过制定合理的安全策略和采取相应的安全措施，可以有效提升光纤通信网络的安全性。

第六章：光纤通信网络中的安全性管理与监控安全性管理与监控是确保光纤通信网络安全性的重要手段。

本章将介绍光纤通信网络中的安全性管理与监控方法，包括网络安全性评估、漏洞扫描和入侵检测等。

通过对光纤通信网络中的安全性管理与监控方法的分析与研究，可以更好地保障光纤通信网络的安全性。

光纤通信技术在计算机网络中的应用和发展摘要：随着科技的发展，促进光纤通信技术在计算机网络中的应用和发展。

计算机网络通信系统主要由交换设备和传输设备等单元组成，是一项复杂的专业系统，不仅需要保障网络通信的畅通，还需要尽可能降低应用成本，对通信技术及通信介质都有着较高要求。

光纤通信技术是一种高质量的现代化通信技术，在计算机网络中的应用效果十分显著，推动了计算机网络通信网络的发展。

本文就光纤通信技术在计算机网络中的应用和发展展开探讨。

关键词：光纤通信技术；计算机网络；互联网引言现阶段光纤通信技术与光纤传输系统已然成为重要通信方式，受到国家及大众的广泛关注。

光纤通信传输主要就是利用光纤设施传导，实际传输质量与效率更为显著。

随当前通信环境日渐复杂，光纤通信技术及光纤传输系统也需要在未来建设中以增加容量为主，适当延长传输距离，从根本上保障信号传输质量，为大众提供高效通信服务。

1光纤通信网络传输技术的含义光纤通信网络传输技术又被称为光纤通信技术，是一种以光纤为介质、以光波为载波进行信号传输的技术。

光波属于电磁波的一种，具备信号传输的功能，传播速度较快。

人们逐渐开始利用光波进行信号传输，以满足现代通信网络对传输速度及通信容量等方面的要求。

根据光波波长的不同，可以将光波分为可见光、红外光和紫外光，其中红外光和紫外光不能被人用肉眼看见，只有可见光才能被肉眼看见。

不同波长的光都能用来传输数据。

根据光源特性的不同，可以将光通信分为激光通信和非激光通信；若根据光的传播媒介的不同，可以分为有线光通信和无线光通信。

光纤通信属于光通信的一种重要形式，其借助于光纤这一介质进行数据传输，有着传输速度快、传输频带宽和抗干扰能力强等优势。

2光纤通信系统结构特征光纤通信系统与双向结构，具体包括正反两个方向。

每一端发射机及接收机组合在一起被统称为光端机。

光中继器也分为正反两个方向。

光纤通信系统中的发射机可以将电端机送来的电信号转变为光信号，利用耦合方式是光线中的信号能够高质传输，内部还配合安装了半导体激光装置。

光纤网络方案介绍光纤网络是一种使用光纤传输数据的高速网络方案。

相比传统的铜线网络，光纤网络具有更高的传输速率和更低的延迟。

本文档将介绍光纤网络的优势和主要组成部分，并提供一个光纤网络方案的示例。

优势光纤网络相比传统网络有以下优势：1. 高速传输：光纤网络能提供更高的传输速率，支持大量数据的快速传输，适用于高带宽需求的场景，如大型机构、企业等。

2. 长距离传输：光纤网络的传输距离更远，信号衰减较小，适用于跨越大范围的网络覆盖。

3. 抗干扰能力强：光纤网络对于电磁干扰和信号衰减的抗性更高，能够在复杂的环境中稳定传输数据。

组成部分光纤网络包括以下主要组成部分：1. 光纤缆：光纤缆是用于传输光信号的介质，由光纤芯和包覆材料构成。

光纤缆的质量和类型将直接影响传输质量和速率。

2. 光模块：光模块是将电信号转换为光信号，并在光纤之间进行传输的设备。

常见的光模块包括光纤收发器、光放大器等。

3. 光分配器：光分配器用于将光信号分配给不同的目标设备，如交换机、路由器等。

4. 网络设备：光纤网络还包括传输数据的网络设备，如交换机、路由器等，用于控制数据的流向和管理网络。

光纤网络方案示例下面是一个光纤网络方案的简单示例，以满足一个中型企业的需求：1. 光纤缆布线：在企业内部布线光纤缆，连接不同的办公区域和机房。

2. 光模块选择：选择适用于中型企业的光纤收发器和光放大器，以满足高速传输需求。

3. 光分配器配置：使用光分配器将光信号分配给交换机和路由器，以实现数据的传输和管理。

4. 网络设备选型：选择适当的交换机和路由器，以满足企业的网络需求，并支持光纤网络的连接和控制。

总结光纤网络是一种高速、稳定和可靠的网络方案，适用于需要高带宽和长距离传输的场景。

了解光纤网络的优势和主要组成部分，可以帮助企业更好地规划和实施光纤网络方案。

以上是一个简单的光纤网络方案示例，可供参考。