光纖信道

有三種主要的光纖通道拓撲，描述了多個端口如何連接在一起。

光纖通道術(shù)語中的端口是通過網(wǎng)絡主動通信的任何實體，不一定是硬件端口。此端口通常在磁盤存儲，服務器上的HBA或光纖通道交換機的設備中實現(xiàn)。

光纖信道點到點

兩個設備彼此直接連接。這是最簡單的拓撲，但是具有有限的連接。

光纖信道仲裁循環(huán)

在此結(jié)構(gòu)中，所有設備都處于環(huán)路或環(huán)路中，類似于令牌環(huán)網(wǎng)絡。從環(huán)路中添加或刪除設備會導致環(huán)路上的所有活動中斷。一個設備的故障會導致環(huán)路中斷。存在光纖通道集線器以將多個設備連接在一起并且可以繞過故障端口。也可以通過將每個端口布線到環(huán)中的下一個來實現(xiàn)環(huán)路。

包含僅兩個端口的最小環(huán)路與點對點類似，在協(xié)議方面顯著不同。只有一對端口可以在環(huán)路上同時通信。最大速度為8GFC。

但是仲裁環(huán)路在2010年后很少使用。

光纖信道交換結(jié)構(gòu)

在此結(jié)構(gòu)中，所有設備都連接到光纖通道交換機，在概念上類似于現(xiàn)代以太網(wǎng)實現(xiàn)。該拓撲相對于點對點或仲裁環(huán)的優(yōu)點包括：

1、該結(jié)構(gòu)可以擴展到數(shù)萬個端口。

2、交換機管理狀態(tài)，通過最短路徑優(yōu)先（FSPF）提供優(yōu)化的路徑。

3、兩個端口之間的流量通過交換機，而不是通過任何其他端口。

4、端口的故障與鏈路隔離，不應影響其他端口的操作。

5、多對端口可以在結(jié)構(gòu)中同時通信。

光纖通道不遵循OSI模型分層，需要分為五層：

FC-4-協(xié)議映射層，其中諸如SCSI，IP或FICON的高層協(xié)議被封裝到信息單元（IU）中傳送到FC-2。FC-4包括FCP-4，F(xiàn)C-SB-5和FC-NVMe。

FC-3 - 公共服務層，一個可以實現(xiàn)加密或RAID冗余算法等功能的層; 多端口連接;

FC-2 - 由光纖通道幀和信令4（FC-FS-4）標準定義的信令協(xié)議由低級光纖通道協(xié)議組成; 端口到端口連接;

FC-1 - 傳輸協(xié)議，實現(xiàn)信號的線路編碼;

FC-0 - PHY，包括電纜，連接器等;

光纖信道光纖信道

光纖信道或FC是一種高速網(wǎng)絡技術(shù)（通常以1,2,4,8,16,32和128千兆位/秒速率運行），采用NMb的編碼方式，同步串行方式傳輸。主要用于將計算機數(shù)據(jù)存儲連接到服務器。

光纖信道主要用于商用數(shù)據(jù)中心的存儲區(qū)域網(wǎng)絡（SAN）。 光纖通道網(wǎng)絡形成交換結(jié)構(gòu)，因為它們作為一個大交換機協(xié)調(diào)工作。 光纖通道通常在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部和之間的光纖電纜上運行。

光纖信道傳輸介質(zhì)

它的傳輸介質(zhì)可以是光纖也可以用銅制電纜，一般情況下用光纖，用光纖的話還要在接收端加GBIC設備 轉(zhuǎn)換成電信號。

光纖信道光纖信道協(xié)議

大多數(shù)塊存儲通過光纖通道結(jié)構(gòu)運行，并支持許多上層協(xié)議。 從分層協(xié)議棧的角度看，F(xiàn)C僅僅包含了從物理層到傳輸層的規(guī)范。它的上層定義了把其他協(xié)議作為應用層協(xié)議進行封裝的接口，如SCSI或IP協(xié)議。而將SCSI3封裝起來后整個協(xié)議，就是FCP（FC Protocol）。

光纖通道協(xié)議（FCP）是一種主要通過光纖通道網(wǎng)絡傳輸SCSI命令的傳輸協(xié)議。主機計算機由于其高可靠性和吞吐量而運行通過光纖通道設置的FICON命令。 光纖通道可用于通過NVMe接口協(xié)議傳輸?shù)拈W存。

光纖通道在國際信息技術(shù)標準委員會（INCITS）的T11技術(shù)委員會中標準化，該委員會是美國國家標準協(xié)會（ANSI）認可的標準委員會。光纖通道于1988年開始，在1994年獲得ANSI標準認證，以合并多物理層實現(xiàn)優(yōu)勢，包括SCSI，HIPPI和ESCON。

光纖通道被設計為串行接口，以克服SCSI和HIPPI接口的限制。 FC采用領(lǐng)先的多模光纖技術(shù)開發(fā)，克服了ESCON協(xié)議的速度限制。通過吸引大量的SCSI磁盤驅(qū)動器和利用大型機技術(shù)，光纖通道的先進技術(shù)和部署的規(guī)模經(jīng)濟發(fā)展變得經(jīng)濟和廣泛。

最初，標準還批準了具有132.8125Mbit / s（“12.5MB / s”），265.625Mbit / s（“25MB / s”）和531.25Mbit / s（“50MB / s” s“），已經(jīng)不再使用。自1996年以來，光纖通道的速度每隔幾年翻一番。

光纖通道自成立以來已經(jīng)看到積極的發(fā)展，在各種底層傳輸介質(zhì)上進行了無數(shù)的速度改進。圖《速度發(fā)展》顯示了本機光纖通道速度發(fā)展。

光纖通道端口有各種邏輯配置。最常見的端口類型有：

N_Port（節(jié)點端口）N_Port通常是連接到交換機的F_Port或另一個N_Port的HBA端口。 Nx_Port通過不操作環(huán)路端口狀態(tài)機的PN_Port進行通信

F_Port（Fabric端口）F_Port是連接到N_Port的交換機端口。

E_Port（擴展端口）連接到另一個E_Port以創(chuàng)建交換機間鏈路的交換機端口

以下類型的端口也用于光纖通道：

A_Port（相鄰端口）組合PA_Port和VA_Port一起工作。

B_Port（橋接端口）用于在交換機上連接具有E_Port的橋接設備的結(jié)構(gòu)元件間端口

D_Port（診斷端口）用于對與另一個D_Port的鏈路執(zhí)行診斷測試的已配置端口。

EX_Port用于連接到FC路由器結(jié)構(gòu)的E_Port類型

G_Port（通用Fabric端口）可以作為E_Port，A_Port或F_Port工作的交換機端口

GL_Port（通用結(jié)構(gòu)環(huán)路端口）可以作為E_Port，A_Port或Fx_Port工作的交換機端口

PE_Port在Fabric中連接到另一個PE_Port或通過鏈路到一個B_Port的LCF

PF_Port通過鏈路連接到PN_Port的Fabric中的LCF

TE_Port（Trunking E_Port）中繼擴展端口，擴展E端口的功能以支持VSAN中繼，傳輸服務質(zhì)量（QoS）參數(shù)和光纖通道跟蹤（fctrace）功能。

U_Port（通用端口）等待成為另一個端口類型的端口

電纜信道狹義信道的分類

狹義信道，按照傳輸媒質(zhì)來劃分，可以分為有線信道、無線信道和存儲信道三類。

有線信道

有線信道以導線為傳輸媒質(zhì)，信號沿導線進行傳輸，信號的能量集中在導線附近，因此傳輸效率高，但是部署不夠靈活。這一類信道使用的傳輸媒質(zhì)包括用電線傳輸電信號的架空明線、電話線、雙絞線、對稱電纜和同軸電纜等等，還有傳輸經(jīng)過調(diào)制的光脈沖信號的光導纖維。

無線信道

無線信道主要有以輻射無線電波為傳輸方式的無線電信道和在水下傳播聲波的水聲信道等。

無線電信號由發(fā)射機的天線輻射到整個自由空間上進行傳播。不同頻段的無線電波有不同的傳播方式，主要有：

• 地波傳輸：地球和電離層構(gòu)成波導，中長波、長波和甚長波可以在這天然波導內(nèi)沿著地面?zhèn)鞑ゲ⒗@過地面的障礙物。長波可以應用于海事通信，中波調(diào)幅廣播也利用了地波傳輸。

• 天波傳輸：短波、超短波可以通過電離層形成的反射信道和對流層形成的散射信道進行傳播。短波電臺就利用了天波傳輸方式。天波傳輸?shù)木嚯x最大可以達到400千米左右。電離層和對流層的反射與散射，形成了從發(fā)射機到接收機的多條隨時間變化的傳播路徑，電波信號經(jīng)過這些路徑在接收端形成相長或相消的疊加，使得接收信號的幅度和相位呈隨機變化，這就是多徑信道的衰落，這種信道被稱作衰落信道。

• 視距傳輸：對于超短波、微波等更高頻率的電磁波，通常采用直接點對點的直線傳輸。由于波長很短，無法繞過障礙物，視距傳輸要求發(fā)射機與接收機之間沒有物體阻礙。由于地球曲率的影響，視距傳輸?shù)木嚯x有限，最遠傳輸距離 d 與發(fā)射天線距地面的高度 h 滿足{\displaystyle d={\sqrt {15h}}\ {\mbox{km}}}。如果要進行遠距離傳輸，必須設立地面中繼站或衛(wèi)星中繼站進行接力傳輸，這就是微波視距中繼和衛(wèi)星中繼傳輸。光信號的視距傳輸也屬于此類。

由于電磁波在水體中傳輸?shù)膿p耗很大，在水下通常采用聲波的水聲信道進行傳輸。不同密度和鹽度的水層形成的反射、折射作用和水下物體的散射作用，使得水聲信道也是多徑衰落信道。

無線通信在自由空間（對于無線電信道來說是大氣層和太空，對于水聲信道來說是水體）上傳播信號，因此能量分散、傳輸效率較低，并且很容易被他人截獲，安全性差。但是，無線通信擺脫了對導線的依賴，因此具有有線通信所沒有的高度靈活性。

存儲信道

在某種意義上，磁帶、光盤、磁盤等數(shù)據(jù)存儲媒質(zhì)也可以被看作是一種通信信道。將數(shù)據(jù)寫入存儲媒質(zhì)的過程即等效于發(fā)射機將信號傳輸?shù)叫诺赖倪^程，將數(shù)據(jù)從存儲媒質(zhì)讀出的過程即等效于接收機從信道接收信號的過程。

電纜信道廣義信道的分類

廣義信道，按照其功能進行劃分，可以分為調(diào)制信道和編碼信道兩類。

調(diào)制信道是指信號從調(diào)制器的輸出端傳輸?shù)浇庹{(diào)器的輸入端經(jīng)過的部分。對于調(diào)制和解調(diào)的研究者來說，信號在調(diào)制信道上經(jīng)過的傳輸媒質(zhì)和變換設備都對信號做出了某種形式的變換，研究者只關(guān)心這些變換的輸入和輸出的關(guān)系，并不關(guān)心實現(xiàn)這一系列變換的具體物理過程。這一系列變換的輸入與輸出之間的關(guān)系，通常用多端口時變網(wǎng)絡作為調(diào)制信道的數(shù)學模型進行描述。

編碼信道是指數(shù)字信號由編碼器輸出端傳輸?shù)阶g碼器輸入端經(jīng)過的部分。對于編譯碼的研究者來說，編碼器輸出的數(shù)字串行經(jīng)過編碼信道上的一系列變換之后，在譯碼器的輸入端成為另一組數(shù)字串行，研究者只關(guān)心這兩組數(shù)字串行之間的變換關(guān)系，而并不關(guān)心這一系列變換發(fā)生的具體物理過程，甚至并不關(guān)心信號在調(diào)制信道上的具體變化。編碼器輸出的數(shù)字串行與到譯碼器輸入的數(shù)字串行之間的關(guān)系，通常用多端口網(wǎng)絡的轉(zhuǎn)移概率作為編碼信道的數(shù)學模型進行描述。

• 電信主題

• 數(shù)學主題

• 通信

• 噪聲

• 信道容量

• 衰落信道、多徑信道

• 同軸電纜、雙絞線、對稱電纜、光纖、波導

• 電離層

• 水聲信道

• 調(diào)制/解調(diào)

• 編碼/譯碼