單元2、多辦公區(qū)之間的網(wǎng)絡(luò)連接

單元二

多辦公區(qū)之間的網(wǎng)絡(luò)連接單元二

多辦公區(qū)之間的網(wǎng)絡(luò)連接本單元需要完成的工作任務(wù)任務(wù)3：多交換機(jī)小型網(wǎng)的組建任務(wù)4：跨區(qū)域小型網(wǎng)絡(luò)的組建任務(wù)三多交換機(jī)小型網(wǎng)的組建3.1任務(wù)描述

某學(xué)院計(jì)算機(jī)系現(xiàn)有計(jì)算機(jī)50臺(tái)，現(xiàn)在需要把計(jì)算機(jī)全部連接起來，組成一個(gè)局域網(wǎng)。隨著計(jì)算機(jī)的普及，學(xué)院機(jī)電工程系也組建了單位的內(nèi)部局域網(wǎng)，正好和計(jì)算機(jī)系在一座辦公樓，機(jī)電工程系也希望和計(jì)算機(jī)系的網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)資源共享。任務(wù)三多交換機(jī)小型網(wǎng)的組建3.2相關(guān)知識(shí)

交換機(jī)的RJ-45接口通常分為兩種：交叉（MDI-X）接口。MDI-X接口是指交換機(jī)的普通接口；直連（MDI）接口是指交換機(jī)的級(jí)連端口（Up-link），級(jí)連端口主要用于與上一級(jí)的交換機(jī)相連。如圖3.1所示。（1）MDI接口：1、2腳發(fā)送信號(hào)，3、6腳接收信號(hào)，與網(wǎng)卡的相同。（2）MDI-X接口：1、2腳接收信號(hào)，3、6腳發(fā)送信號(hào)，與網(wǎng)卡的相反交換機(jī)的RJ45接口圖3.1交換機(jī)RJ-45接口任務(wù)三多交換機(jī)小型網(wǎng)的組建

當(dāng)采用雙絞線作為網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)時(shí)，可以應(yīng)用在以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、吉比特以太網(wǎng)和萬兆位以太網(wǎng)。目前在小型網(wǎng)絡(luò)中主要采用快速以太網(wǎng)。10Mbit/s以太網(wǎng)2.快速以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)快速以太網(wǎng)定義了三種不同的物理層標(biāo)準(zhǔn)。其中采用雙絞線作為傳輸介質(zhì)的有兩種物理層標(biāo)準(zhǔn)，分別為：（1）100Base-TX（2）100Base-T4雙絞線組網(wǎng)技術(shù)任務(wù)三多交換機(jī)小型網(wǎng)的組建

所謂級(jí)聯(lián)，是指使用普通的網(wǎng)線（雙絞線），將交換機(jī)的RJ-45接口之間連接在一起，實(shí)現(xiàn)相互之間的通信。

使用級(jí)聯(lián)技術(shù)連接網(wǎng)絡(luò)，一方面解決了單交換機(jī)端口數(shù)不足的問題，另一方面就是快速延伸網(wǎng)絡(luò)范圍，解決離機(jī)房較遠(yuǎn)的客戶端和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連接。

需要注意的是，交換機(jī)也不能無限制地級(jí)聯(lián)下去，超過一定數(shù)量的交換機(jī)進(jìn)行級(jí)聯(lián)，最終會(huì)引起廣播風(fēng)暴，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能嚴(yán)重下降。從實(shí)用的角度來看，建議最多部署三級(jí)交換機(jī)級(jí)聯(lián)；核心交換機(jī)匯聚交換機(jī)接入交換機(jī)，如圖3.2所示。交換機(jī)級(jí)聯(lián)技術(shù)任務(wù)三多交換機(jī)小型網(wǎng)的組建圖3.2交換機(jī)級(jí)聯(lián)中分層結(jié)構(gòu)核心層匯聚層接入層RG-S7600RG-S5760任務(wù)三多交換機(jī)小型網(wǎng)的組建根據(jù)交換機(jī)的端口配置情況又有兩種不同的連接方式：1.交換機(jī)有MDI-X接口如果交換機(jī)備有MDI-X接口，即“UpLink（級(jí)聯(lián)）”接口，如圖3.3所示，Uplink接口是專門用于與其他交換機(jī)連接的接口，通過Uplink端口使得交換機(jī)之間的連接變得更加簡單。圖3.3交換機(jī)上的UpLink端口UpLink端口（a）(b)(c)普通UpLink端口按鈕按下去端口1為UpLink端口兩個(gè)UpLink端口任務(wù)三多交換機(jī)小型網(wǎng)的組建Uplink端口是專門為上行連接提供的，通過直通線將該端口連接至其他交換機(jī)上除“Uplink端口”外的任意端口，這種連接方式跟計(jì)算機(jī)與交換機(jī)之間的連接完全相同。如圖3.4所示。這種級(jí)聯(lián)方式性能比較好，因?yàn)榧?jí)聯(lián)端口的帶寬通常較高。交換機(jī)之間的級(jí)聯(lián)網(wǎng)線必須是直通線，不能采用交叉線，而且每端網(wǎng)絡(luò)不能超過雙絞線單段網(wǎng)線的最大長度（100m）第一層第二層第三層UpLink端口圖3.4交換機(jī)通過UpLink端口級(jí)聯(lián)擴(kuò)展模式任務(wù)三多交換機(jī)小型網(wǎng)的組建2.交換機(jī)沒有MDI-X接口

如果交換機(jī)沒有“UpLink（級(jí)聯(lián)）”端口，那也可以采用交換機(jī)的普通端口進(jìn)行交換機(jī)的級(jí)聯(lián)，但這種方式的性能稍差。級(jí)聯(lián)方式如圖3.5所示。由于交換機(jī)的連接端口都是采用交換機(jī)普通端口，交換機(jī)間的級(jí)聯(lián)網(wǎng)線必須是交叉線，不能采用直通線，同樣單段長度不能超過100m。第一層第二層第三層圖3.5交換機(jī)通過普通端口級(jí)聯(lián)擴(kuò)展模式任務(wù)三多交換機(jī)小型網(wǎng)的組建1.概述堆疊技術(shù)是目前在以太網(wǎng)交換機(jī)上擴(kuò)展端口使用較多的另一類技術(shù)，是一種非標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)。各個(gè)廠商之間不支持混合堆疊，堆疊模式為各廠商制定，不支持拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。堆疊技術(shù)的最大的優(yōu)點(diǎn)就是提供簡化的本地管理，將一組交換機(jī)作為一個(gè)對(duì)象來管理。交換機(jī)堆疊技術(shù)任務(wù)三多交換機(jī)小型網(wǎng)的組建2.堆疊方式

目前流行的堆疊模式主要有兩種：菊花鏈模式和星型模式。（1）菊花鏈堆疊

菊花鏈堆疊是一種基于級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的堆疊技術(shù)，通過堆疊模塊接口首尾相連形成一個(gè)環(huán)路，如圖3.6所示，對(duì)于交換機(jī)硬件上沒有特殊的要求，但就交換效率來說，相同的交換機(jī)級(jí)聯(lián)模式處于同一層次。圖3.6菊花鏈堆疊任務(wù)三多交換機(jī)小型網(wǎng)的組建

菊花鏈堆疊形成的環(huán)路可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)冗余，這樣即使一臺(tái)交換機(jī)出現(xiàn)故障，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)也不會(huì)中斷。堆疊連接時(shí)，每臺(tái)交換機(jī)都有兩個(gè)堆疊模塊，通過隨機(jī)附帶的堆疊電纜和相鄰的交換機(jī)堆疊接口相連。如果要實(shí)現(xiàn)鏈路冗余，可將最后一臺(tái)交換機(jī)的另一個(gè)堆疊接口與第一臺(tái)交換機(jī)的另一個(gè)堆疊接口連接，從而形成環(huán)路。如圖3.7所示。環(huán)路可以實(shí)現(xiàn)冗余，但也會(huì)帶來廣播風(fēng)暴。圖3.7菊花鏈堆疊數(shù)據(jù)流任務(wù)三多交換機(jī)小型網(wǎng)的組建（2）星型堆疊

星型堆疊技術(shù)是一種更高級(jí)堆疊技術(shù)，對(duì)交換機(jī)而言，需要提供一個(gè)獨(dú)立的高速交換中心（堆疊中心），所有堆疊主機(jī)通過專用的高速堆疊端口，也可以通過通用的高速端口，上行到統(tǒng)一的堆疊中心。堆疊中心一般是一個(gè)基于專用ASIC的硬件交換單元，根據(jù)其交換容量，一般在10－32GHz之間。星型堆疊需要一個(gè)主交換機(jī)，其他是從交換機(jī)，每臺(tái)從交換機(jī)都通過堆疊模塊或接口與主交換機(jī)相連，如圖3.8所示，這種方式要求主交換機(jī)的交換容量（背板帶寬）要比從交換機(jī)大。圖3.8星型堆疊附加1：交換機(jī)的分類及適用環(huán)境可網(wǎng)管交換機(jī)與非可網(wǎng)管交換機(jī)；固定端口交換機(jī)與模塊交換機(jī)；接入層、匯聚層和核心層交換機(jī)；從OSI角度，二層、三層…七層交換機(jī)；可堆疊與不可堆疊交換機(jī)；附加3：交換機(jī)性能參數(shù)背板帶寬24X100MX2＝4.8GS2126G12.8G包轉(zhuǎn)發(fā)率S2126G6.6MPPSMAC地址表大小8K線速交換1,000Mbps/8bit/(64+8+12)byte=1,488,095pps第3周1次完任務(wù)三多交換機(jī)小型網(wǎng)的組建

當(dāng)計(jì)算機(jī)的數(shù)量超過交換機(jī)的端口數(shù)量時(shí)，需要使用兩臺(tái)甚至多臺(tái)交換機(jī)，這時(shí)需要把兩臺(tái)交換機(jī)連接起來。兩臺(tái)交換機(jī)之間的連接通?？梢圆捎眉?jí)聯(lián)或堆疊。通常有以下幾種情況：（1）當(dāng)計(jì)算機(jī)集中在一起時(shí)，交換機(jī)在一個(gè)機(jī)架上并且資金充足活對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能有較高要求時(shí)可以考慮采用堆疊的方式；（2）當(dāng)交換機(jī)分布在不同的樓層，兩者之間的距離在100m的范圍內(nèi)時(shí)，可以采用雙絞線級(jí)聯(lián)；

堆疊需要專門的交換機(jī)，而且價(jià)格昂貴，最簡單、最經(jīng)濟(jì)的就是用雙絞線把兩臺(tái)交換機(jī)連接起來。

當(dāng)機(jī)電工程系要把計(jì)算機(jī)的局域網(wǎng)和計(jì)算機(jī)系局域網(wǎng)相連時(shí)，由于兩個(gè)單位在一座辦公樓，而且兩臺(tái)交換機(jī)的距離在100米的距離內(nèi)，可以使用雙絞線把機(jī)電工程系的交換機(jī)連接到計(jì)算機(jī)系的主交換機(jī)上。3.3方案設(shè)計(jì)任務(wù)三多交換機(jī)小型網(wǎng)的組建通過本實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目實(shí)施，應(yīng)能掌握：（1）通過交換機(jī)級(jí)聯(lián)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)范圍；（2）學(xué)習(xí)延伸網(wǎng)絡(luò)距離技術(shù)；（3）練習(xí)交換機(jī)之間的級(jí)聯(lián)；3.4項(xiàng)目實(shí)施任務(wù)目標(biāo)任務(wù)三多交換機(jī)小型網(wǎng)的組建

為了完成本任務(wù)，用3臺(tái)交換機(jī)6臺(tái)計(jì)算機(jī)組成局域網(wǎng)來模擬本任務(wù)的實(shí)施。其中兩臺(tái)交換機(jī)為計(jì)算機(jī)系，連接計(jì)算機(jī)系的電腦（在這里4臺(tái)計(jì)算機(jī)），另一臺(tái)交換機(jī)為機(jī)電工程系，連接2臺(tái)計(jì)算機(jī)。

搭建如圖3.9所示的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境實(shí)訓(xùn)任務(wù)圖3.9多交換機(jī)級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)銹C1PC3PC4SW1：計(jì)算機(jī)系SW2：計(jì)算機(jī)系PC2PC5PC6SW3：機(jī)電工程系任務(wù)三多交換機(jī)小型網(wǎng)的組建

為了搭建如圖3.9所示的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境來模擬本工作任務(wù)需要下列設(shè)備及材料。（1）PC計(jì)算機(jī)6臺(tái)；（2）交換機(jī)3臺(tái)；（3）雙絞線直通線10條；（4）雙絞線交叉線3條。材料清單任務(wù)三多交換機(jī)小型網(wǎng)的組建步驟1：硬件安裝按照?qǐng)D3.9所示連接硬件。（1）用兩條直通線將2臺(tái)計(jì)算機(jī)連接到交換機(jī)SW1上，用兩條直通線將2臺(tái)計(jì)算機(jī)連接到交換機(jī)SW2上；（2）用一條直通線將交換機(jī)SW2的1端口和交換機(jī)SW1的1端口連接起來?；蛴靡粭l交叉線將SW2的Uplink口連接到交換機(jī)的2端口。檢查網(wǎng)卡和集線器的指示燈的連接狀態(tài)，判斷網(wǎng)絡(luò)是否連通。實(shí)施過程任務(wù)三多交換機(jī)小型網(wǎng)的組建步驟2：TCP／IP配置規(guī)劃PC1、PC2、PC3、PC4、PC5、PC6各計(jì)算機(jī)的IP地址、子網(wǎng)掩碼，參考表6-1所示來為個(gè)計(jì)算機(jī)手工配置IP地址、子網(wǎng)掩碼。計(jì)算機(jī)IP地址子網(wǎng)掩碼PC1192.168.1.10255.255.255.0PC2192.168.1.20255.255.255.0PC3192.168.1.30255.255.255.0PC4192.168.1.40255.255.255.0PC5192.168.1.50255.255.255.0PC6192.168.1.60255.255.255.0表6-1IP地址設(shè)置任務(wù)三多交換機(jī)小型網(wǎng)的組建步驟3：測試分別在PC1、PC2、PC3、PC4、PC5、PC6上使用Ping命令測試各計(jì)算機(jī)之間的連通性，并填入表3-2中PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC1／PC2／PC3／PC4／PC5／PC6／表3-2PC1、PC2、PC3、PC4、PC5、PC6之間的網(wǎng)絡(luò)連通性任務(wù)三多交換機(jī)小型網(wǎng)的組建步驟4：直通線級(jí)聯(lián)假設(shè)在上面的實(shí)訓(xùn)過程中，用交叉線將交換機(jī)SW1和交換機(jī)SW2級(jí)聯(lián)時(shí)無論如何也不同，包括更換了交叉線（在交叉線無問題的情況下），這時(shí)可以考慮交換機(jī)的端口有問題，那怎么辦呢？首先可以將直通線從交換機(jī)SW1的1端口更換到其他端口，檢查網(wǎng)絡(luò)是否連通，如果連通，表示交換機(jī)SW1的1端口可能有問題。其次，如果網(wǎng)絡(luò)還不通，可能是交換機(jī)SW2的Uplink端口可能有問題，可是交換機(jī)SW2只有一個(gè)Uplink端口，這時(shí)可以考慮采用交叉線將交換機(jī)SW1和交換機(jī)SW2的兩個(gè)普通端口連接起來，檢查網(wǎng)絡(luò)是否連通。集線器與交換機(jī)都是以太網(wǎng)的連接設(shè)備，這兩者的區(qū)別是（）集線器的各個(gè)端口構(gòu)成一個(gè)廣播域，而交換機(jī)的端口不構(gòu)成廣播域集線器的各個(gè)端口構(gòu)成一個(gè)沖突域，而交換機(jī)的端口不構(gòu)成沖突域集線器不能識(shí)別IP地址，而交換機(jī)還可以識(shí)別IP地址集線器不能連接高速以太網(wǎng)，而交換機(jī)可以連接高速以太網(wǎng)P56習(xí)題

附：2009年下半年軟考上午題單模光纖與多模光纖的區(qū)別是（）單模光纖的纖芯直徑小，而多模光纖的纖芯直徑大單模光纖的包層直徑小，而多模光纖的包層直徑大單模光纖由一根光纖構(gòu)成，而多模光纖由多根光纖構(gòu)成單模光纖傳輸距離近，而多模光纖的傳輸距離遠(yuǎn)2009年下半年軟考上午題兩地之間通過衛(wèi)星信道發(fā)送數(shù)據(jù)包，傳播延遲是270ms，數(shù)據(jù)速率是50Kb/s,數(shù)據(jù)長度是3000bit，從開始發(fā)送到接收完成需要的時(shí)間是（）50ms330ms

500ms600ms2009年下半年軟考上午題在ISOOSI/RM中，實(shí)現(xiàn)端系統(tǒng)之間通信的是（1），進(jìn)行路由選擇的是（2）；A.物理層B.網(wǎng)絡(luò)層C.傳輸層D.表示層A.物理層B.網(wǎng)絡(luò)層C.傳輸層D.表示層2009年下半年軟考上午題第3周2次完附加

交換機(jī)的工作原理第4周1次完4.1任務(wù)描述

某學(xué)院計(jì)算機(jī)系和機(jī)電工程系分別組建了自己的局域網(wǎng)并且互聯(lián)起來并通過代理服務(wù)器連入Internet后，汽車工程系也組建了自己的局域網(wǎng)，也想把自己的局域網(wǎng)接入計(jì)算機(jī)系的網(wǎng)絡(luò)中，但汽車工程系在另一座辦公樓，兩者之間的距離300米。任務(wù)四跨區(qū)域小型網(wǎng)絡(luò)的組建4.2相關(guān)知識(shí)1.光纖傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)光纖是光導(dǎo)纖維的簡稱，光導(dǎo)纖維是一種傳輸光束的細(xì)而柔軟的媒質(zhì)，是數(shù)據(jù)傳輸中最有效的一種傳輸介質(zhì)。光線傳輸有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。（1）光纖通信的頻帶很寬，理論可達(dá)30GHz。（2）電磁絕緣性能好。（3）衰減較小。（4）中繼器的間隔較大,因此可以減少整個(gè)通道中繼器的數(shù)目,可降低成本。（5）重量輕，體積小，適用的環(huán)境溫度范圍寬，使用壽命長。（6）抗化學(xué)腐蝕能力強(qiáng)，適用于某些特殊環(huán)境下的布線。（7）光纖通信不需要電源，使用安全，可用于易燃、易爆場所。光纖傳輸介質(zhì)任務(wù)四跨區(qū)域小型網(wǎng)絡(luò)的組建任務(wù)四跨區(qū)域小型網(wǎng)絡(luò)的組建2.光纖的結(jié)構(gòu)

光纖是光纜的纖芯，光纖由光纖芯、包層和涂覆層三部分組成。最里面的是光纖芯，包層將光纖芯圍裹起來，使光纖芯與外界隔離，以防止與其他相鄰的光導(dǎo)纖維相互干擾。包層的外面涂覆一層很薄的涂覆層，涂覆材料為硅酮樹酯或聚氨基甲酸乙酯，涂覆層的外面套塑（或稱二次涂覆），套塑的原料大都采用尼龍、聚乙烯或聚丙烯等塑料，從而構(gòu)成光纖纖芯。如圖4.1所示。圖4.1典型的光纖結(jié)構(gòu)圖任務(wù)四跨區(qū)域小型網(wǎng)絡(luò)的組建（1）光纖芯光纖芯是光的傳導(dǎo)部分，而包層的作用是將光封閉在光纖芯內(nèi)。光纖芯和包層的成分都是玻璃，光纖芯的折射率高，包層的折射率低，這樣可以把光封閉在光纖芯內(nèi)。如圖4.2所示包層光線包層光纖芯圖4.2光纖中光的傳輸（2）涂覆層涂覆層是光纖的第一層保護(hù)，它的目的就是保護(hù)光纖的機(jī)械強(qiáng)度，是第一緩沖層（PrimaryBuffer），由一層或幾層聚合物構(gòu)成，厚度約為250m，在光纖的制造過程中就已經(jīng)涂覆到光纖上。光纖涂覆層在光纖受到外界震動(dòng)時(shí)保護(hù)光纖的光學(xué)性能和物理性能，同時(shí)又可以隔離外界水氣的侵蝕。任務(wù)四跨區(qū)域小型網(wǎng)絡(luò)的組建3.光纖的分類（1）按構(gòu)成光纖的材料分類按照構(gòu)成光纖的材料，光纖一般可分為以下三類：①

玻璃光纖②

膠套硅光纖③

塑料光纖任務(wù)四跨區(qū)域小型網(wǎng)絡(luò)的組建（2）按傳輸模式分類按光在光纖中的傳輸模式可分為：單模光纖和多模光纖。①

單模光纖SMF（SingleModeFiber）單模光纖：纖芯小，單角度進(jìn)入激光器圖4.3單模光纖任務(wù)四跨區(qū)域小型網(wǎng)絡(luò)的組建②

多模光纖MMF（MultiModeFiber）發(fā)光二極管多模光纖：纖芯大，多角度進(jìn)入圖4.4多模光纖任務(wù)四跨區(qū)域小型網(wǎng)絡(luò)的組建（3）按光纖橫截面上的折射率分布按照折射率分布不同來分通常采用的是均勻光纖（突變型光纖）和非均勻光纖（漸變型光纖）兩種。（4）按工作波長分類按光纖的工作波長分類，有短波長光纖、長波長光纖和超長波長光纖。多模光纖的工作波長為短波長850nm和長波長1300nm，單模光纖的工作波長為長波長1310nm和超長波長1550nm。任務(wù)四跨區(qū)域小型網(wǎng)絡(luò)的組建4.光纜及其結(jié)構(gòu)光纖傳輸系統(tǒng)中直接使用的是光纜而不是光纖。光纜中有1根光纖、2根光纖、4根光纖、6根光纖甚至更多光纖的光纖的最外面是緩沖層、光纜加強(qiáng)元件和光纜護(hù)套。（1）光纖光纜的核心是光纖，光纖在前面已經(jīng)介紹過。（2）緩沖保護(hù)層在光纖涂覆層外面還有一層緩沖保護(hù)層，給光纖提供附加保護(hù)。（3）光纜加強(qiáng)元件為保護(hù)光纜的機(jī)械強(qiáng)度和剛性，光纜通常包含有一個(gè)或幾個(gè)加強(qiáng)元件。在光纜被牽引的時(shí)侯，加強(qiáng)元件使得光纜有一定的抗拉強(qiáng)度，同時(shí)還對(duì)光纜有一定支持保護(hù)作用。（4）光纜護(hù)套光纜護(hù)套是光纜的外圍部件，它是非金屬元件，作用是將其他的光纜部件加固在一起，保護(hù)光纖和其他的光纜部件免受損害。任務(wù)四跨區(qū)域小型網(wǎng)絡(luò)的組建5.光纖連接器件[光纖收發(fā)器（光電轉(zhuǎn)換器）]光纖連接器是光纖通信中使用量最多的光無源器件，是用來端接光纖的。按照不同的分類方法，光纖連接器可以分為不同的種類。按傳輸媒介的不同可分為單模光纖連接器和多模光纖連接器；按結(jié)構(gòu)的不同可分為FC、SC、ST、D4、DIN、MU、LC、MT等各種型式；按光纖芯數(shù)還有單芯、多芯之分。傳統(tǒng)的主流光纖跳線有FC型（螺紋連接式）、SC型（直插式）和ST型（卡扣式）三種。如圖4.5所示為一條SC-SC光纖跳線。如圖4.6所示為一條ST-SC光纖跳線圖4.5SC-SC光纖跳線圖4.6SC-ST光纖跳線任務(wù)四跨區(qū)域小型網(wǎng)絡(luò)的組建目前，最主要的SFF型光纖連接器有LC、MU、MT-RJ、VolitionVF-45。如圖4.7所示。圖4.7（a）LC光纖跳線圖4.7（b）MT-RJ光纖跳線任務(wù)四跨區(qū)域小型網(wǎng)絡(luò)的組建6.

光纖通信的基本原理

目前在局域網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)的光纖通信是一種光電混合式的通信結(jié)構(gòu)。通信終端的電信號(hào)與光纜中傳輸?shù)墓庑盘?hào)之間要進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，光電轉(zhuǎn)換通過光電轉(zhuǎn)換器完成，如圖4.8所示。

由于光信號(hào)目前只能單方向傳輸，所以，目前光纖通信系統(tǒng)通常都是用2芯，一芯用于發(fā)送信號(hào)，一芯用于接收信號(hào)雙絞線電信號(hào)圖4.8光電轉(zhuǎn)換光纖跳線光信號(hào)光纜光信號(hào)光電轉(zhuǎn)換器任務(wù)四跨區(qū)域小型網(wǎng)絡(luò)的組建7.交換機(jī)之間的光纜連接

當(dāng)建筑物之間或樓層之間的布線采用光纜，而水平布線采用雙絞線時(shí)，可以采用兩種方式實(shí)現(xiàn)兩種傳輸介質(zhì)之間的連接。一是采用同時(shí)擁有光纖端口和RJ-45端口的交換機(jī)，在交換機(jī)之間實(shí)現(xiàn)光電端口之間的互連；二是采用廉價(jià)的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，一端連接光纖一端連接交換機(jī)的雙絞線端口，實(shí)現(xiàn)光電之間的相互轉(zhuǎn)換。任務(wù)四跨區(qū)域小型網(wǎng)絡(luò)的組建（1）光纖跳線的交叉連接

所有交換機(jī)的光纖端口都是2個(gè)，分別是一發(fā)一收。當(dāng)然，光纖跳線也必須是2根，否則端口之間將無法進(jìn)行通訊。當(dāng)交換機(jī)通過光纖端口級(jí)聯(lián)時(shí)，必須將光纖跳線兩端的收發(fā)對(duì)調(diào)，當(dāng)一端接“收”時(shí)，另一端接“發(fā)”。同理，當(dāng)一端接“發(fā)”時(shí)，另一端接“收”（如圖4.9所示）。當(dāng)光纖端口連接成功后，LED指示燈才轉(zhuǎn)為綠色。同樣，當(dāng)骨干交換機(jī)連接至核心交換機(jī)時(shí)，光纖的收發(fā)端口之間也必須交叉連接圖4.9光纖端口的級(jí)聯(lián)任務(wù)四跨區(qū)域小型網(wǎng)絡(luò)的組建（2）光纖跳線及光纖端口類型

光纖跳線分為單模光纖和多模光纖。交換機(jī)光纖端口、跳線都必須與綜合布線時(shí)使用的光纖類型相一致。需要注意的是，光纖跳線的芯徑必須與光纜的芯徑完全相同，否則，將導(dǎo)致連通性故障。

另外，相互連接的光纖端口的類型必須完全相同，或者均為多模光纖端口，或者均為單模光纖端口。一端是多模光纖端口，而另一端是單模光纖端口，將無法連接在一起。第4周2次完任務(wù)四跨區(qū)域小型網(wǎng)絡(luò)的組建吉比特以太網(wǎng)技術(shù)千兆位以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)以太網(wǎng)技術(shù)的再次擴(kuò)展，其數(shù)據(jù)傳輸率為1000Mbps即1Gbps，因此也稱吉比特以太網(wǎng)。千兆位以太網(wǎng)基本保留了原有以太網(wǎng)的幀結(jié)構(gòu)，所以向下和以太網(wǎng)與快速以太網(wǎng)完全兼容，從而原有的10Mbps以太網(wǎng)或快速以太網(wǎng)可以方便地升級(jí)到千兆以太網(wǎng)。千兆位以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上包括支持光纖傳輸?shù)腎EEE802.3Z和支持銅纜傳輸?shù)腎EEE802.3ab兩大部分。圖4.10給出了千兆以太網(wǎng)的協(xié)議結(jié)構(gòu)。吉比特以太網(wǎng)技術(shù)任務(wù)四跨區(qū)域小型網(wǎng)絡(luò)的組建LLC802.2802.3全雙工/流量控制協(xié)議CSMA/CD半雙工方式GMII1000Base-cx1000Base-LX1000Base-SX150STP超5類或6類UTP多模光纖傳輸介質(zhì)物理層數(shù)據(jù)鏈路層圖4.10標(biāo)準(zhǔn)的千兆位以太網(wǎng)協(xié)議體系IEEE802.3abIEEE802.3Z1000Base-T多模光纖單模光纖LLC子層MAC子層任務(wù)四跨區(qū)域小型網(wǎng)絡(luò)的組建2.1000Base-X標(biāo)準(zhǔn)1000Base-X是指3種獨(dú)立的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，他們都使用光纜。（1）1000Base-SX標(biāo)準(zhǔn)1000Base-SX標(biāo)準(zhǔn)是一種在收發(fā)器上使用短波激光作為信號(hào)源的媒體技術(shù)。（2）1000Base-LX標(biāo)準(zhǔn)1000Base-LX是一種在收發(fā)器上使用長波激光作為信號(hào)源的介質(zhì)技術(shù)。（3）1000Base-ZX標(biāo)準(zhǔn)1000Base-ZX是一種在收發(fā)器上使用長波激光作為信號(hào)源的介質(zhì)技術(shù)，使用的光纖規(guī)格為9μm的單模光纖。（4）1000Base-T標(biāo)準(zhǔn)1000Base-T采用4對(duì)cat5e類UTP雙絞線，傳輸距離為100m，傳輸速率為1Gbps，主要用于結(jié)構(gòu)化布線中同一層建筑的通信。（5）1000Base-CX標(biāo)準(zhǔn)1000Base-CX的媒體是一種短距離屏蔽銅纜，最長距離達(dá)25m，這種屏蔽電纜是一種特殊規(guī)格高質(zhì)量的TW型帶屏蔽的銅纜。任務(wù)四跨區(qū)域小型網(wǎng)絡(luò)的組建3.快速以太網(wǎng)和吉比特以太網(wǎng)自動(dòng)協(xié)商

在將網(wǎng)絡(luò)升級(jí)到更新以太網(wǎng)技術(shù)的時(shí)候，快速以太網(wǎng)和吉比特以太網(wǎng)的自動(dòng)協(xié)商是有效的，并且能夠維護(hù)向后兼容性。

在IEEE802.3規(guī)范要求，只有在鏈路伙伴都配置為自動(dòng)協(xié)商的條件下，接口才能發(fā)送鏈路伙伴的自動(dòng)協(xié)商參數(shù)。如果某個(gè)鏈路伙伴被應(yīng)編碼為100Mbit/s和全雙工，而另一個(gè)鏈路伙伴配置為自動(dòng)協(xié)商，那么因?yàn)樽詣?dòng)協(xié)商的鏈路伙伴不能從另一個(gè)鏈路伙伴接收到自動(dòng)協(xié)商參數(shù)，所以就會(huì)發(fā)生雙工不匹配。當(dāng)發(fā)生上述情況的時(shí)候，自動(dòng)協(xié)商鏈路默認(rèn)采用半雙工模式。任務(wù)四跨區(qū)域小型網(wǎng)絡(luò)的組建萬兆以太網(wǎng)的技術(shù)特色萬兆以太網(wǎng)相對(duì)于千兆以太網(wǎng)擁有著絕對(duì)的優(yōu)勢和特點(diǎn)。在物理層面上。萬兆以太網(wǎng)是一種采用全雙工與光纖的技術(shù)。萬兆以太網(wǎng)技術(shù)基本承襲了以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)及千兆以太網(wǎng)技術(shù)，因此在用戶普及率、使用方便性、網(wǎng)絡(luò)互操作性及簡易性上皆占有極大的引進(jìn)優(yōu)勢。萬兆標(biāo)準(zhǔn)意味著以太網(wǎng)將具有更高的帶寬（10Gbps）和更遠(yuǎn)的傳輸距離（最長傳輸距離可達(dá)40km）。在企業(yè)網(wǎng)中采用萬兆以太網(wǎng)可以更好地連接企業(yè)網(wǎng)骨干路由器，這樣大大簡化了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提高網(wǎng)絡(luò)性能。萬兆以太網(wǎng)技術(shù)提供了更多的更新功能，大大提升QoS萬兆位以太網(wǎng)技術(shù)任務(wù)四跨區(qū)域小型網(wǎng)絡(luò)的組建2.萬兆以太網(wǎng)技術(shù)介紹（1）物理層在物理層，萬兆以太網(wǎng)支持IEEE802.3ae標(biāo)準(zhǔn)和IEEE802.3an標(biāo)準(zhǔn)兩種。IEEE802.3ae標(biāo)準(zhǔn)只支持光纖作為傳輸介質(zhì)，但提供了兩種物理連接（PHY）類型。一種是提供與傳統(tǒng)以太網(wǎng)進(jìn)行連接的速率為10Gbps的局域網(wǎng)物理層設(shè)備即“LANPHY”；另一種提供與SDH/SONET進(jìn)行連接的速率為9.58464Gbps的廣域網(wǎng)物理層設(shè)備即“WANPHY”。IEEE802.3an標(biāo)準(zhǔn)采用6A類銅纜，頻率范圍在500MHz，4對(duì)全雙工工作方式，傳輸距離100m。任務(wù)四跨區(qū)域小型網(wǎng)絡(luò)的組建萬兆位以太網(wǎng)支持5種接口，分別是1550nmLAN接口、1310nm寬頻波分復(fù)用（WWDM）LAN接口、850nmLAN接口、1550nmWAN接口和1310nmWAN接口。每種接口都有其對(duì)應(yīng)的傳輸介質(zhì)，其傳輸距離也不同。如表4-1所示。名稱描述傳輸介質(zhì)傳輸距離10Gbase-T雙絞銅線6類E級(jí)UTP10Gbase-T雙絞銅線6類EA級(jí)UTP10Gbase-T雙絞銅線6類EA級(jí)F/UTP10Gbase-T雙絞銅線F級(jí)FA級(jí)10GBASE－SR805nmLAN接口50/m多模光纖10GBASE－LR1310nmLAN接口62.5/m多模光纖10GBASE－ER1550nmLAN接口50/m多模光纖10GBASE－LW1310nmWAN接口單模光纖10GBASE－EW1550nmWAN接口單模光纖表4-110G串行物理媒體層任務(wù)四跨區(qū)域小型網(wǎng)絡(luò)的組建（2）傳輸介質(zhì)層IEEE802.3ae目前支持9／125m單模、50／125m多模和62.5／125m多模三種光纖。IEEE802.3an支持6A類雙絞線銅纜。（3）數(shù)據(jù)鏈路層802.3ae繼承了802.3以太網(wǎng)的幀格式和最大/最小幀長度，支持多層星型連接、點(diǎn)到點(diǎn)連接及其組合，充分兼容并已有應(yīng)用，不影響上層應(yīng)用，進(jìn)而降低了升級(jí)風(fēng)險(xiǎn)。

與傳統(tǒng)的以太網(wǎng)不同，802.3ae僅僅支持全雙工方式，而不支持單工和半雙工方式，不采用CSMA/CD機(jī)制，采用全雙工流量控制協(xié)議；802.3ae不支持自協(xié)商，可簡化故障定位，并提供廣域網(wǎng)物理層接口。任務(wù)四跨區(qū)域小型網(wǎng)絡(luò)的組建把學(xué)院汽車工程系網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)系網(wǎng)絡(luò)連接起來，因?yàn)閮烧咧g有300米，這時(shí)兩者之間的連接就不得不采用光纖連接，采用光纖連接時(shí)可以組建快速以太網(wǎng)、吉比特以太網(wǎng)甚至萬兆位以太網(wǎng)，它們之間的連接速率可以達(dá)到100Mbps、1000Mbps甚至10Gbps。連接要達(dá)到的速率不同，需要選用的交換機(jī)和采用的光纖類型也不同。在這里主要介紹快速以太網(wǎng)和吉比特以太網(wǎng)組網(wǎng)方案。4.3方案設(shè)計(jì)任務(wù)四跨區(qū)域小型網(wǎng)絡(luò)的組建1.100Mbps連接兩個(gè)局域網(wǎng)之間的連接速率要達(dá)到100Mbps，可以選擇多模光纖或單膜光纖，10/100Mbps交換機(jī)。如果交換機(jī)上帶有光纖接口（早期SC接口），就可以把光纜兩端的光纖跳線直接插入交換機(jī)的光纖接口。如果交換機(jī)上不帶有光纖接口，交換機(jī)之間連接就需要通過光電轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)。如圖4.11所示圖4.11網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D汽車工程系計(jì)算機(jī)系任務(wù)四跨區(qū)域小型網(wǎng)絡(luò)的組建2.1000Mbps連接

兩個(gè)局域網(wǎng)之間的連接速率要達(dá)到1000Mbps，同樣可以選擇多模光纖或單膜光纖，10/100/1000Mbps交換機(jī)。千兆交換機(jī)上一般都帶有光纖接口（早期SC接口，現(xiàn)在多為SFP接口），就可以把光纜兩端的光纖跳線直接插入交換機(jī)的光纖接口。根據(jù)吉比特以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，可以選擇多模光纖或單模光纖。當(dāng)選擇多模光纖時(shí)，如選擇50m纖芯的光纖，此時(shí)交換機(jī)光纖接口中需要插入1000Base-SC標(biāo)準(zhǔn)的模塊，但如果選擇62.5m纖芯的光纖，此時(shí)交換機(jī)光纖接口中需要插入1000Base-LX標(biāo)準(zhǔn)的模塊。如選擇單模光纖，此時(shí)交換機(jī)光纖接口中需要插入1000Base-LX標(biāo)準(zhǔn)的模塊。從價(jià)格上來看，1000B