光纤网络应用.

12004.5光纤网络在工业自动化系统中的应用2光纤通信网络发展光纤通信网络的优势光纤通信网络的组成工业自动化系统业务特点光网络在工业自动化系统中的应用3第一部分光纤通信网络发展4光纤通信网络发展•序幕–1970年，美国康宁公司生产了低损耗的损耗的光纤（20dB/km）,GaAlAs半导体激光器同年实现室温工作•今天–小于0.5dB/km的光纤广泛使用–所有通信系统的最佳选择5光纤通信网络发展•第一代光纤通信系统–1973年—1976年，短波长（850nm），50-100Mbit/s，10km；•第二代光纤通信系统–1976年—1982年，波长1300nm，多模和单模，140Mbit/s，20—50km•第三代光纤通信系统–1982年—1988年，长波长1310nm，单模光纤大规模应用，传输PDH各次群信号，50km•第四代光纤通信系统–应用SDH光纤传输网络，波长1310nm转向1550nm，2.5Gbit/s，80km6第二部分光纤通信网络的优势7光纤通信网络的优势•电缆网络缺点–电气危害•LAN部件和交流电源或照明电路直接接触•LAN电缆和部件累积静电荷•LAN部件接地点之间电位差–可能导致部件、计算机损坏（雷击）–电磁干扰•电缆兼容性和屏蔽能力差引起–传输损耗大•细缆1MHz2.06dB/km；30MHz28.70dB/km•粗缆1MHz2.42dB/km；60MHz18.77dB/km–保密性差–体积重量大8光纤通信网络的优势•通信容量大，传输距离远–850nm,1310nm,1550nm具备25，000GHz带宽–无中继传输距离最远120KM•信号串扰小，保密性能好9光纤通信网络的优势•抗电磁干扰，传输质量佳•光纤尺寸小、重量轻，便于敷设和运输•节约有色金属10第三部分光纤通信网络的组成11光纤通信网络的组成•光纤通信网络分类–主要性能•WAN、MAN、LAN–通信业务•计算机网络•ISDN（各种话音、非话音业务）–技术特征•网络拓扑•MAC子层特征（复接方式、交换方式）–技术体制•PDH光传输网络•SDH光传输网络12光纤通信网络的组成应用层网络层数据链路层物理层各种光纤，及接口规范SDH，ATM，Ethernet…TCP/IP，UDP，…电信通讯，工业自动化控制…13光纤通信网络的组成•物理层–光纤分类•单模光纤(SingleModeFiber)•多模光纤(MultiModeFiber)•石英系列光纤•多组份玻璃纤维•塑料包层光纤•全塑光纤14光纤通信网络的组成•数据链路层–PDH（准同步数字体系）•0次群：64kbit/s;•1次群：2.048Mbit/s,30路;•2次群：8.448Mbit/s，120路;•3次群：34.368Mbit/s，480路;•4次群：139.264Mbit/s，1920路；•5次群：564.992Mbit/s，7680路;•6次群：2.4Gbit/s，30720路;15光纤通信网络的组成•PDH特点–PDH主要为话音业务设计，而现代通信趋势宽带化、多样化；–PDH传输线路为点对点，缺乏网络拓扑灵活性；–需逐级码速调整复用/解复用，难以实现低速和高速信号间的直接互通；–存在相互独立的三种地区标准，互不兼容；–各厂家产品互不兼容，缺少统一的标准光接口标准规范；–网管信息通道不足；–网络自愈性和调度性功能差16光纤通信网络的组成LANLAN多路E1复用传输PDH光端机PDH光端机PBX程控交换机PBX程控交换机接口转换器接口转换器？？接口转换器17光纤通信网络的组成–SDH（SynchronousDigitalHierarchy同步数字体系）•复接、线路传输及交换功能融为一体的、统一网管的综合信息网；•与光纤通信技术结合，组成光同步数字传输网同步净荷封装（SPE）列1列2列3列4列5………列87段开销行1A1A2C1J1行2B1E1F1B3行3D1D2D3D2线路开销行4H1H2H3G1行5B2K1K2F2行6D4D5D6H4行7D7D8D9Z3行8D10D11D12Z4行9Z1Z2E2Z5通道开销18光纤通信网络的组成•SDH特点–同步复用方式，灵活的复用映射结构–SDH完全兼容PDH；–具有全世界统一的网络节点接口，实现了横向兼容性；–帧结构安排了丰富的开销比特，促进了网络管理系统和智能化设备的发展；–STM-1等级上统一了1.544Mbit/s,2.048Mbit/s体系–采用分插复用器（ADM），数字交叉连接（DXC）等设备，使组网能力和自愈能力大大增强，同时降低了网络的维护管理费用–提出了较完整的标准，便于国际互通19光纤通信网络的组成20光纤通信网络的组成•光传输网络拓扑与相关技术–无源光网络PONPON中心设备PON收发器RS-232/485RS-232/485PON收发器RS-232/48521光纤通信网络的组成•ATM（异步传送模式）–标准大小信元传送48+5=53（byte）•信头：（6＋4）/2=5(字节)信息：（32＋64）/2=48(字节)–根据VPI－VCI交换信元–业务、网络管理灵活高效–标准STM-1接口22光纤通信网络的组成•Ethernet(以太网)–快速以太网IEEE802.3u，100Mbps–千兆以太网IEEE802.3z（光接口）、IEEE802.3ab（UTP）–对TCP/IP高层协议无缝对接23光纤通信网络的组成•典型以太网方案24光纤通信网络的组成123456789101112AB12x6x8x2x9x3x10x4x11x5x7x1xEthernetA12x6x8x2x9x3x10x4x11x5x7x1xC123456789101112AB12x6x8x2x9x3x10x4x11x5x7x1xEthernetA12x6x8x2x9x3x10x4x11x5x7x1xC服务器服务器CISCOHALL企业/酒店/小区1000M收发器1000M收发器100M收发器100M收发器10M/100M收发器吉比特以太网交换机吉比特以太网交换机快速以太网交换机快速以太网交换机10M/100M收发器10M/100M收发器10M/100M收发器交换机/集线器交换机/集线器100M收发器100M收发器25光纤通信网络的组成•环路的存在，将导致广播风暴26光纤通信网络的组成•STP（SPANNINGTREEPROTOCAL，生成树协议）27光纤通信网络的组成•光传输网络拓扑与相关技术–点对点光网络以太网交换机机架式光纤收发器远端收发器远端收发器远端收发器远端收发器远端收发器远端收发器远端收发器远端收发器远端收发器远端收发器远端收发器远端收发器（a)星型拓扑结构（b)环型拓扑结构图2-2由点对点光纤接入设备构成的网络拓扑28光纤通信网络的组成•光传输网络拓扑与相关技术–光纤环路综合接入网络远端设备中心设备RS232Ethernet远端设备远端设备远端设备远端设备远端设备远端设备RS232Ethernet图2-3光纤环路综合接入解决方案29第四部分工业自动化系统业务特点30工业自动化系统业务特点•设备工作环境恶劣–加强设备本安特性–提高设备可靠性，MTBF8万小时–加强设备可管理性（开放网络管理协议SNMP）31工业自动化系统业务特点•各种电磁干扰严重–采用光纤通信网络•很多设备以485总线方式实现通信–串口种类•EIA-232（EIA-232-C）：15米，20kbps•EIA-422：点对多点，10Mbps/1219米•EIA-485（TIA/EIA-485-A）：多点双向通信•USB：即插即用•IEEE1394：与平台无关、速度快32工业自动化系统业务特点•数据速率低–构建承载于光纤以太网的传输通道–为业务发展预留带宽空间33第五部分光网络在工业自动化系统中的应用34光网络在工业自动化系统中的应用•仅作为数据传输通路–PDH网络、SDH网络•接口相对传统（E1、V.35）•速率相对较低（2.048Mbit/s），高速率接口成本高•与现代计算机网络衔接不方便35光网络在工业自动化系统中的应用•综合接入数据业务–IP+ETHERNET方式36光网络在工业自动化系统中的应用•设备特点–中心设备Iscom4500-16•2个光接口；•3个以太网口；•16个RS232–节点设备Iscom4500-04•2个光接口；•2个以太网接口；•4个RS232接口37光网络在工业自动化系统中的应用•应用特色–兼顾现场设备接口（RS232、RS485）–灵活组建环状网络（单环、多环）–综合接入控制信息设备、计算机网络–带宽足够大、升级空间大–技术支持充足38光网络在工业自动化系统中的应用•光以太网在工业现场的应用39•谢谢！