塑料光纤局域网中关键设备的研究

论文摘要

通信业务的迅猛发展使用户对通信带宽的需求激增,与高速高带宽的核心网相比,局域网的速度越来越成为全网络整体性能提升的瓶颈。塑料光纤具有高带宽、抗干扰、光源便宜的特点,同时又具有芯径大便于连接,数值孔径大便于耦合,实际施工接续简便,方案综合成本较低等优点,因此,塑料光纤成为目前局域网高速化中使用的最佳传输介质之一。局域网中重要塑料光纤器件的设计也日益成为研究的热点。塑料光纤光收发器和塑料光纤光网卡是搭建塑料光纤局域网不可或缺的设备。塑料光纤光收发器用于实现塑料光纤交换机的光信号与现行双绞线电信号之间的相互转换,塑料光纤光网卡用来实现计算机与塑料光纤的互连。本文从理论和实验两方面着手,研究它们的工作原理,在此基础上选用性价比较高的以太网快速交换芯片和塑料光纤专用光模块OLKDX-EEXXBX为核心,成功设计研制出塑料光纤光收发器和塑料光纤专用光网卡。在此基础上,本文编写了塑料光纤光网卡驱动程序,来帮助计算机识别和访问塑料光纤光网卡。驱动程序基于Windows操作系统,采用NDIS小端口网卡驱动设计框架,实现数据包在计算机和塑料光纤光网卡之间的正确传输。最后,对设计的塑料光纤光收发器和塑料光纤光网卡的传输性能进行测试,测试使用直径1mm长度60m的PMMA塑料光纤,结果显示,在100Mbps的速率下,使用塑料光纤光收发器的塑料光纤系统传输无丢包,同样将塑料光纤光网卡插入计算机接入网络进行测试,结果显示计算机能够以100Mbps速率传输数据。这表明,本项目设计的收发器和光网卡在100Mbps的传输速率下均能正常工作,完全能够满足塑料光纤高速局域网的需求。塑料光纤光收发器和塑料光纤光网卡的成功设计开发,对于塑料光纤局域网的普及应用有重要的现实意义。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 塑料光纤介绍
• 1.2.1 基本类型和结构
• 1.2.2 塑料光纤损耗特性
• 1.2.3 塑料光纤研究现状
• 1.3 光纤局域网中的关键设备技术研究
• 1.3.1 塑料光纤局域网网络设备
• 1.3.2 塑料光纤局域网布线产品
• 1.4 本论文主要工作
• 第二章 局域网协议及标准
• 2.1 局域网概述
• 2.2 IEEE 8002.3 标准
• 2.2.1 IEEE 802.3 标准概述
• 2.2.2 局域网的体系结构
• 2.2.3 介质访问控制方法
• 2.3 以太网技术
• 2.3.1 标准以太网
• 2.3.2 快速以太网
• 2.4 本章小结
• 第三章 塑料光纤光收发器设计
• 3.1 塑料光收发器的基本结构
• 3.2 塑料光纤光收发器工作原理
• 3.2.1 塑料光纤光收发器PHY层工作原理
• 3.2.2 塑料光纤光收发器MAC层工作原理
• 3.3 塑料光收发器组件选型
• 3.3.1 以太网交换芯片KSZ8993
• 3.3.2 塑料光纤专用光收发模块OLKDX-EEXXBX
• 3.4 塑料光纤光收发电路设计
• 3.4.1 塑料光纤专用光接口模块
• 3.4.2 电接口模块
• 3.4.3 以太网快速交换模块
• 3.4.4 电源模块
• 3.5 PCB版图设计
• 3.5.1 PCB设计原则
• 3.5.2 塑料光纤光收发器PCB版图
• 3.6 本章小结
• 第四章 塑料光纤光网卡的设计
• 4.1 塑料光纤光网卡基本结构
• 4.2 光网卡组件选型
• 4.2.1 IP100A LF简介
• 4.2.2 EEPROM CAT93C36 简介
• 4.3 塑料光纤光网卡电路原理图设计
• 4.3.1 PCI接口单元设计
• 4.3.2 POF专用光接口电路
• 4.3.3 EEPROM模块电路
• 4.3.4 电源及滤波电路
• 4.3.5 LED和晶振电路
• 4.4 塑料光纤光网卡PCB板设计
• 4.5 塑料光纤光网卡驱动程序设计
• 4.5.1 Windows XP网卡驱动模型
• 4.5.2 NDIS网络程序规范
• 4.5.3 塑料光纤光网卡驱动结构
• 4.5.4 DriverEntry入口函数实现
• 4.5.5 驱动程序初始化
• 4.5.6 NIC状态信息处理
• 4.5.7 数据传送操作
• 4.5.8 NIC中断处理
• 4.5.9 驱动程序开发环境
• 4.6 本章小结
• 第五章 塑料光纤光收发器和光网卡测试
• 5.1 塑料光纤光收发器性能测试
• 5.2 塑料光纤光网卡性能测试
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表和撰写的学术论文
• 附件