第四章局域网系统

局域网系统是将小区域内各种通信设备连在一起的通信网络。

4.1 总线/树型网络

(1) 总线/树拓扑是一个多点介质，多个设备共享单个数据通路，而同时只允许一个设备发送数据。

(2) 在总线/树拓扑的多点介质传输中，有两个方面的问题需要特别考虑：

A. 要决定介质上哪个站可以发送数据的MAC方法;

B. 要解决信号平衡问题。

(3) 为了满足多点介质中数据传输不会因发送器信号过弱，在信号衰减中达不到信号传输要求;或信号过强以致电路过载，产生谐波和其他假信号。因此，对于N个站的系统，为了满足上述要求，需要考虑n*(n-1)/2个排列的情况。

(4) 两种发送技术：基带传输(数字信号双向传输的全频发送)和宽带传输(模拟信号的无线电调制，采用FDM复用技术单向传输)

4.1.1 基带系统

(1) 基带发送技术的最长传输距离是500M，最大站点数是100，数据速率可达到10MBPS，可用中继器连接各段总线。

(2) 以太网的五大组成部分：

A. 收发器

接收或发送信号，监听总线上的信号，检测总线上的信号冲突以及实现站和总线电缆的地隔离。

B. 收发器电缆

由四对电缆组成，连接控制器和收发器，他的功能是传送数据和控制信号，给收发器提供电源。

C. 50欧姆同轴电缆

D. 50欧姆终端匹配器

吸收信号以防止反射效应。

E. 控制器。

(3) 以太网三种不同大小的结构(见资料P49，图4.5)

(4) 基带总线系统也可以用价格便宜但性能较低的双绞线作为传输线，由三部分：双绞线总线、终端匹配器、控制器接口。最大长度为1公里，最大数据速率为1M/BPS连接站点数达几十个。

4.1.2 宽带系统

(1) 宽带的发送技术是一种单向传输技术，通常采用75欧姆的有限电视电缆作为传输介质。并且采用模拟信号传输。

(2) 两种不同的宽带结构：

A. 单电缆结构采用不同的传输频率发送信号和接收信号，端头是个有源的频率转换器;

B. 双电缆结构采用相同的频率发送在不同的通路中发送和接收信号。

C. 单电缆结构的缺点：使用复杂的元件;需要使用频率分叉器。

(3) 单电缆系统中三个标准分叉器及其低、高频带范围

A. 子分叉器，低频带为5MHz~30MHz，高频带为54MHz~300MHz

B. 中分叉器，低频带为5MHz~116MHz，高频带为168MHz~300(400)MHz

C. 高分叉器，低频带为5MHz~174MHz，高频带为232MHz~400MHz

(4) 宽带系统由五部分组成：

A. 电缆：

a.中继线电缆，直径为0.75英寸~1.0英寸，在300MHz下衰减为每英尺0.7dB~1.2dB，可达几十公里;

b.分布电缆：直径为0.4英寸~0.5英寸，衰减为每100英尺1.2dB~2.0dB，用于短距离和分支电缆;

c.连接站到LAN的电缆：直径为0.25英寸1.0英寸，衰减为每100英尺4dB~6dB。

B. 终端匹配器

C. 放大器：用来补偿电缆的衰减，对低频的系统不需要。对单电缆的宽带系统，放大器必须是双向的。

D. 向偶合器和分叉器：功能是将一个输入分成两个输出，或将两个输入合成一个输出;

E. 控制器

4.1.3 基带系统和宽带系统的比较

(1) 基带系统

优点：不需用Modem，价格便宜;结构、技术简单;容易安装;

缺点：只有一个通道;容量有限;距离有限;

(2) 宽带系统

优点：容量大;多种通信模式;结构灵活;大的覆盖范围;采用成熟的CATV。

缺点：需要MODEM，价格贵;安装和维护复杂;两倍的传播延迟。

4.1.4 IEEE 802.3局域网络

(1) IEEE 802.3是支持CSMA/CD算法的局域网，最常用的基带IEEE802.3局域网络有四种：

A. 10Base5(主干网，粗缆)

B. 10Base2(价格便宜，细缆)

C. 10Base-T(易于维护)

D. 10Base-F(光纤网，适于楼间互连)

E. 详细图形参见P52-P53

4.2 环型网

4.2.1 环型网工作原理

(1) 中继器提供了环型网的三个基本功能：数据插入环中、接收数据、数据从环中删除

(2) 报文进入环中删除的方法：

A. 当目的站接收到报文后，即在目的站将报文从环中除去;

B. 目的站接收了报问候，报文仍在环中，直到返回发送站才将报文删除，这种方法有三个优点：

a. 相对第一种方法，可减少为了识别地址所产生的延迟为一位延迟;

b. 由接收站点改变报文的某一标志位，回送至发送站可作为回答响应;

c. 允许多点广播。

(3) 中继器在环型网运行中的四个状态

A. 监听状态：

B. 发送状态

C. 接收状态

D. 旁路状态

4.2.2 标记环介质访问控制

(1) 标记环三个不同的变化方案

A. 当站点获得控制标记后能发送得报文数目;

B. 控制标记的形势和位置是包含在信息帧内还是在信息帧外;

C. 发送站何时将标记释放给下一个站点。

(2) 三种标记环网：DCS，ESM，Prime

(3) 环型拓扑结构的最大优点是：由于采用点到点通信链路，被传送的信号在每一结点再生，因此，传送错误可减到最小，整个网的传送距离可很长。点到点通信的环型结构可采用光纤作为传输介质，具有速度高、抗干扰能力强的优点。最大缺点是可靠性问题。

4.3 FDDI(光纤分布数据接口)网

(1) FDDI网的几个性能指标

是一种高性能的光纤标记环局域网，运行速率为100Mbps，最大距离可达200公里，最多可连接1000个站点。

(2) FDDI包含了两个光纤环，一个顺时针方向传输，一个逆时针方向传输。任意一个环发生故障，另一个可做备用，如两个环在同一点发生故障，则两个环可合成一个单环，长度几乎增加一倍，每个站点具有能加入两个环或旁路站点功能的开关。

(3) FDDI定义了A和B两类站点，A能连接到两个环上，B只能连接到其中一个环上

(4) FDDI使用了4B/5B编码技术，这种编码同曼彻斯特编码的比较失去了时钟自同步的优点，但大大节约了元件费用。

4.4 快速以太网

4.4.1 快速以太网类型

(1) 快速以太网同以太网的比较

高速率、低成本(其他内容参见P58)

(2) 快速以太网所支持的三种类型发送接收器

两种用于双绞线(即100Base-T4和100Base-TX),一种用于光纤(即100Base-FX)

(3) 名词解释

UTP---------非屏蔽双绞线

STP----------屏蔽双绞线

4.4.2 快速以太网产品

(1) 快速以太网产品分为适配器和HUB

A. 适配器

结构简单，一边是总线结构，将数据传送至主机、中继器或HUB;另一边接到所选的介质。

B. HUB

a) 共享机制的中继器

b) 交换机值的交换器

4.4.3 快速以太网技术

(1) 交换技术的两种主要应用形式是折叠式主干网和高速服务器联接

(2) 为了支持将交换器的使用逐渐向下过渡，生产快速以太网的厂家开发了具有以下特点的产品：

A. 更多的端口数;

B. 更大的缓冲;

C. 更好的地址过滤;

D. 管理工具;