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小雨哥

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小雨哥

通信技术你问我答 (积分兑奖)

传送网是什么

传送网是什么，这个问题不同的人会有不同的答案，可能有人会直观的理解传送网=传输设备+线路，或者是很多环和链等等，这个问题并没有标准答案，但作为一个刚刚进入这个领域的人，脑子里需要有个相对靠谱的理解。
如果把信息比作货物，传送网就是一张物流网。物流网承载的是各个企业、个人之间的业务往来，传送网承载的是各个业务网的信息往来。

固话、移动、宽带、数据、软交换、大客户等等都是靠传送网实现网元间的信息交互的，也就是说，我们之所以可以远距离的打电话、发短信、互联网上交流、看IP电视等，都是基于这张庞大而又复杂的传送网实现的。
传送网将遍布全球的业务层面的孤岛联成了固定电话网、移动通信网、宽带互联网，套用一句熟悉的广告词，我们不生产信息，我们只是通信系统的搬运工。

在我看来，传送网就是远距离传送信息的可靠的网络。

为什么说远距离呢，你要给你的办公室的同事或者邻居一个东西，就没必要叫快递公司。同样，信息的传递也不是处处都需要传送网，一般机房内的各种互联就可以直接对接，网线和2M同轴电缆可以传100米左右，有的设备配置单模光模块也可以传个十几甚至几十公里，但是几百公里甚至几千公里呢？远和近没有绝对的界限，只要是业务网鞭长莫及的，就要交给传送网了。

另外一方面就是容量，业务侧通过光纤直连在一定距离内固然可以实现，但是这么多专业都光纤直连，势必要消耗大量的光缆纤芯，付出的建设成本会很高。这就好比大家都不通过快递公司，而是自己开车、坐火车或飞机去送货，那肯定不是十几块钱能搞定的。传送网可以达到一对纤芯承载8T甚至更高的业务，传送效率越高就意味着单比特的传送成本越低，正所谓“因为专注，所以专业”。

再者就是安全，你货物交给快递肯定不希望弄丢了，传送网也必须要保证信息传递的安全性和准确性，需要提供各种容错机制、保护倒换作为安全性的保障。
其实传送网各种技术发展了几十年至今，无非就是这几个关键点：容量、安全、长距离。

小雨哥

小雨哥 发表于 2015-3-26 23:38
传送网是什么
传送网是什么，这个问题不同的人会有不同的答案，可能有人会直观的理解传送网=传输设备+线路 ...

怎么发我电脑里的图片

yaojian10

有心人呀，

小雨哥

1.1        支路到线路的复用
我们要通过快递寄东西，要先找来快递员填单子，将东西交给快递公司。业务网通过传送网承载业务，业务网和传送网设备之间也需要一个接口。快递寄东西，信封和包装箱有相应的尺寸规格，业务网和传送网的接口也需要有一个标准，这个标准包含了接口的形状尺寸、电平值、速率、帧结构等。

如果尺寸不一致接头根本都塞不进去就更谈不上传送；电平值定义一致是为了接收端知道你发的电平值是代表0还是1，就像古代的摔杯为号，都是事先商量好的，旁人根本傻傻搞不清楚；而速率一致才能保证一字不漏的接收信息；帧结构是规定了这一长串序列的哪几个比特是表示什么信息，就像用标点符号来断句一样。总之，想要通过传送网传递信号，就要遵循这个标准，否则就是驴唇不对马嘴。

还记得数年前，大家手机没电了要借充电器都是这样问：谁手机是诺基亚的，充电器借我用用，即使同一品牌，接口也不尽相同。现在基本安卓系统的手机就不存在这个问题，因为大家接口形状大小、充电电压都相同，这就是标准。标准统一可以实现多厂家互通，形成良性的市场竞争，避免垄断局面。

我们知道，传送网传递的是业务侧的0和1组成的码流，那么收发两端就需要这些码流以双方约定好的规则发送。传送网的发展从PDH到MSTP二十多年来，说起业务侧接口提起最多的就是E1，所以我们先来了解一下E1。

E1是PCM（脉冲编码调制）标准的一部分(日本、北美采用T1，速率1.544M)，那么E1到底是什么呢？早期的固定电话网的语音信号每路是64K，E1就是为传送64K语音信号而生的的接口，一个E1可以容纳32路64K，那么E1的速率就是32*64k=2.048Mbit/s，就是我们常说的2M。1路E1里的32路64k时隙中包含了30路语音信号、1路同步信号和1路信令。

语音信号的64K是如何得来的，在大学通信原理中都讲过。根据奈奎斯特定律对语音信号进行每秒8000次的抽样就可以清晰的还原出语音信号，每次抽样的电平值用1个字节（8bit）表示，每路语音信号的速率就是8K*8bit/s=64kbit/s。

E1有3种用法:
一种是成复帧，用于时隙16传送随路信令的情况，需要将16帧的第16时隙组合起来才能传送完整的信令，所以要16帧捆绑起来用。
一种是信道化的E1，就是时隙16不传送信令，除时隙0之外其余31个时隙用来传送信息。
一种是非信道化的E1，就是整个E1用来封装数据（如以太网），不区分32个时隙。

最初E1是因固定语音业务需求而生，后来这个E1也就成了传送网的接口标准之一。现如今，所有需要通过传送网传送的低速率业务，就需要遵循这个标准，如GSM、3G语音采用其他编码方式，速率也不是每路64k，但接口都是沿用E1，其他非语音的低速信号也统统沿用这个接口。这就像我们很熟悉的5号电池，直径14mm，高度49mm，我们不需要知道为什么是这个尺寸，是谁规定了这个尺寸，我们只知道生产厂家不按照这个尺寸生产，就一定卖不出去，这就是标准。

有了E1接口，语音业务可以接入到传送网中，可接下来业务怎么传递到目的地呢？快递公司每收一个货物，会不会装上车就直接开往目的地？当然不会，那样和我们自己开车去送没什么区别，传送网就失去了他的意义。快递公司一定会把货物集中到一起，按照目的地分别装到大的货车中传送，这样高昂的运费分摊到每一个小包裹上就很少，成本就降下来了。

传送网需要在站点间建立一个可以传送多路业务信号的大的通道，这个通道一定比业务信号的带宽要大很多。对于传送网来说，业务接入（收发快递）叫做支路侧，站点间传送通道（物流运输）叫做线路侧，有了线路侧把站点之间连接起来，才能称之为网络。
把很多货物放到一个车厢里运输在传送网里有个专业的词，叫做复用，复用就是若干路信号合并到一起传送的过程。

下图就是一个最简单的传送网示意图，在两个站点之间建立一个8M的线路侧通道，可以容纳4个E1业务，站点间的2个E1业务通过线路侧的通道传送，其余两个E1作为冗余，可以计算出这个8M的带宽利用率为50%。

上图中，支路信号通过“时分复用”的方式装载到线路通道当中，这里有必要介绍一下各种复用方式：空分复用、时分复用、频分复用、码分复用。

我们打个比方，在一个房间里有四个人，两两成对的同时一对一交流，他们互相之间有会干扰，为了解决这个问题提高交流的效率，目前有以下几种办法：

空分复用：这个简单，让四个人分到两个房间里去对话，空间分离了，自然干扰就消除了，你走你的阳关道，我过我的独木桥。对于传送网来说，新建一个传输系统来提高容量就是空分复用。

时分复用：就是两组快速轮流说话。原本每组说一句话用1秒钟，现在改为每个组说0.5秒后换另一个组说，这样两组说话的时间互相不重叠，就像把时间切成一片片的分给大家使用，达到了快速传递信息消除干扰的目的。时分复用的等级越高，就需要说话的速度越快，就像中国好声音主持人华少那样。传送网的速率升级就是提高时分复用的等级，从2M到8M，信号传送的时间不变，只是每个bit信号占有的时间窗口缩短到原来的1/4。

频分复用：让两组分两个声部去说，就像女高音和男低音一同演唱那样，两组各自锁定收听各自的声部，由于声音之间差别较大易于分辨，也能达到消除干扰的效果。频分复用在生活中最常见的就是收音机，不同调频的节目都在空气中传播，我们通过调整收音机接收的频率去切换频道，只要频率保持一定的间隔，就不会收到其他频道的节目。传送网的波分复用就是让信号调制成不同的波长在一根光纤中传送，我们物理课都学过波长和频率是成反比的，波长不同就是频率不同，这实际上就是光纤内的频分复用。
码分复用：大家都有这样的经验，我们在聊天的时候，如果旁边有其他人说汉语，我们一定会觉得受打扰，但是如果旁边的人在说法语，而我们又不懂法语的话，旁边人说话对我们的干扰一定小很多，就当是背景噪声了。码分复用就是利用这个原理，让两组人分别用汉语和法语说话。码分复用在无线专业中听到的比较多，在传送网专业也有对应的OCDMA（光码分多址）的研究，但目前尚无应用。

了解了支路到线路的复用，那么接下来的问题是，支路侧和线路侧采用什么速率接口，支路侧接信号如何复用到线路接口中传送，我们又去怎样监控系统的工作状态等等，解决这些问题的方法需要一个完整的技术体系，比如我们接下来要说的PDH和SDH。

小雨哥

1.2        PDH准同步数字体系

拿我们平时常用的交通工具来说，小汽车、中巴、大巴等等，这些交通工具提供的载客量是不尽相同的，但是也还是要有一定的规律可循，比如7座以下的小型车，一般就是2座（跑车）、5座（小型车）和7座（商务车）。关于这个问题在行业内一定是有一定的规定或共识，遵循这个规定的基础上可以适当发挥，但是不可能乱来，而这些规定就是一个体系。

传送网也一样，把E1当做一个乘客来看，那么采用什么规格的线路侧接口（车厢）的容量就需要一个共识，如果A厂家的接口支持10、40、160路E1，B厂家支持16、64、256路，C厂家又……这里面帧结构的定义就更是百花齐放，光模块种类也是五花八门，互通就不要想了，估计搞网络建设就一个头三个大，这里的必要性就不多说了。

言归正传，PDH作为第一代光通信的标准，规定了一系列的速率等级，和等级间复用的方法，PDH在全世界范围有两大体系三个标准，本文仅针对我国采用的欧洲系列简要介绍：

在PDH里各速率等级称为一次群、二次群……，我国采用的体系中，高次群和低次群容纳E1数量是4倍的关系，通俗点说，4个E1（一次群）被装到8M（二次群）里，4个8M被装到34M（三次群）里，依次类推……

可是为什么各次群速率不是严格的4倍关系呢？因为低次群要复用成高次群之前，首先要经过码速调整。由于货物大小略有偏差，箱子的尺寸就要足够大，大于所有货物，那么当货物尺寸小于箱子的时候就要塞一些泡沫填充物。码速调整就是让各路准同步的信号变成完全同步，就是将标称速率2.048Mb/s但是有一定速率偏差的信号调整到2.112Mb/s。

同步就是网元之间采用完全相同的速率，步调严格一致，你发第1比特的时候我根据时钟信号就知道收第1比特，就像大家7点准时收看新闻联播，7点半看天气预报一样，风雨无阻，年复一年。而准同步就是基本上同步，跟严格同步相比允许偏差那么一点点。
我们打电话就要求网络是同步的，否则我这边说话等了几秒钟你那边才听到，那通话就没办法进行下去，而互联网的业务就不要求同步，我们发了邮件可能由于网络这时比较繁忙，经过一定的延时对方才收到是可以被理解和忍受的。

同步之后，低次群采用按位复用的方法形成高次群。什么叫按位复用，比方需要对4路信号进行复用，4路中中每路取1个bit组成第一个4bit的序列，然后取每路第2个bit，如此循环下去。如果是每路信号取8bit就是按字节复用，每路信号取完整的一帧就是按帧复用。

下图简单展示4路一次群按位复用成二次群的过程。

这里需要解释一下，线路侧和支路侧接口的区分是根据接口功能来区分的，和速率没有必然的对应关系，比如线路侧采用二次群，支路侧一次群，也可以线路侧四次群，支路侧三次群，总之线路侧的速率要大于支路侧。

遵循PDH规定这些速率等级，我们就可以搭建一张PDH传送网了。比如可以采用二次群（8M）作为线路侧，采用一次群（2M）作为支路侧，组成一个系统容量为8M的传送网，如下图所示：

从图中我们可以看出，PDH设备是成对组网，一对设备组成一个点到点的链型系统。在需要同时连接多个方向的站点时，同机房需要放置多端设备（红色方框内是同一站点设备），设备间的电路转接需要靠支路口之间通过线缆互联实现。

为什么PDH是成对的呢？这一点有必要详细的解释一下，因为后面的密集波分复用系统（DWDM）也是成对的点到点组网，理解了PDH的特点，后面PDH和SDH的区别以及DWDM和OTN的区别都不难掌握。

PDH设备实现的就是一个简单的复用和解复用的功能，只能将4路2M复用成1路8M，将1路8M解复用成2M。如果需要往下一个站点传送，就需要另一个设备将信号再复用。在传送网这样的设备叫做TM（终端复用器），TM只有一个线路侧的接口，所以一个站点有多少个光方向，就需要有多少个PDH设备。

与TM相对应的是ADM（分插复用器），ADM可以支持多个光方向，所以一个SDH的站点无论有几个光方向都只需要一端SDH设备。多个方向的电路解复用之后，可以通过交叉矩阵互相调度。交叉是一个节点技术，就相当于物流调度站有一个智能的自动调度系统，将货物搬来搬去，而没有这个交叉功能就需要把所有的车货物全部卸下来，堆在地上，一些工人去进行手动的分拣，效率自然很低。支持交叉功能的站点省去了业务跳接复杂的物理连线，物理连线要靠人工完成，而交叉矩阵的电路调度可以在网管上操作，省去了人力成本。

其实对于语音侧接口已经逐步IP化的今天来说，PDH各次群之间如何复用我们可以不必过多详细的去了解，我们只要关注一下PDH的几个特点，从而明白为什么PDH会被SDH替代就可以了：

1，        准同步就是基本差不多同步，为什么要说“准”呢，就是各个网元的时钟没有严格的统一，虽然标称的速率一致，但是总会有小范围的误差，进行高次群复用之前要通过码速调整使信号完全同步，再进行同步复用；

PDH低次群需要逐级的复用成高次群，就是说支路信号是一次群时线路只能复用成二次群，无法直接复用成三次或四次群，如下图所示，想要复用成更高的群，需要多个背靠背的复用解复用设备，那场面是相当的壮观。

原因是这些低次群和高次群之间不是严格的N倍关系，中间插入的码元需要逐级的取出还原信号。就好像大箱子里面凌乱的摆放着小箱子，需要一层一层打开才知道具体的位置：

2，        PDH只支持点到点的网络，无法形成环路保护；
3，        PDH中的开销字节非常少，很多复杂的监控、管理功能都无法实现。
4，        PDH没有全世界统一的标准，系统间互通困难；
5，        PDH实际应用到四次群，系统速率偏低。

可能有人会说，为什么不一开始就制定一个很强大全面的同步系统呢，这就像我们不可能一毕业就买个奔驰宝马海景大别墅一样，技术发展也是一步一步来的，有了前面的技术和经验的积累，才能使技术向前发展。

设计院新丁

赞一个，写得好，出书

sergeat

顶

aaaaaaaxxnnn

赞一个，好经验

家园副管03

小雨哥 发表于 2015-3-26 23:39
怎么发我电脑里的图片

小雨您好，图片需要先点击图片选项，将图片上传到网站页面，然后点击使用即可，如果还不行请私信03

ba62435111

写的很好

sos909111

期待楼主坚持下去，加油

小雨哥

1.3        SDH同步数字体系

还记得上学的时候老师讲，想当年啊，别的国家的PDH发展到了四次群，只有我们国家研究到五次群！俺们心中顿时油然而生一种民族自豪感，紧接着老师说——因为其他国家已经开始发展SDH了。哎，时间过得真快，现如今，SDH这个纵横江湖20来年的神一样的技术终于也要淡出历史舞台了。

下面我们开始介绍SDH，首先照搬一个标准的定义。

SDH（同步数字体系）定义：根据ITU-T的建议定义，是不同速度的数位信号的传输提供相应等级的信息结构，包括复用方法和映射方法，以及相关的同步方法组成的一个技术体制。 SDH采用的信息结构等级称为同步传送模块STM－N 。

这里提到一个词”映射”， ”映射” 就像把你要邮寄的货物装到快递公司提供的箱子里，“相应等级”就是看你的货物大小决定给你什么规格的箱子。对于SDH来说“映射”就是将业务信号装载到各种规格容器中，SDH提供多种“C容器”来装载各种速率的信号，例如将E1装到C12中，将140M PDH信号装到C4中。

SDH的信息等级STM-N就和PDH中的各次群的概念一样，SDH的STM-N的速率对应如下图所示，STM-1、STM-4、STM-16、STM-64、STM-256这些速率等级是严格的4倍的关系。

SDH与PDH相比较，有以下几个优点：

1、        严格同步的系统，在STM-N中可以直接上下低速信号，节省大量背靠背设备。
2、        统一的标准方便互通，不同国家、运营商之间可以直接对接，不同厂家设备之间也可以混合组网。
3、        单光口系统速率高达10Gb/s，容量比PDH有了大幅提高。
4、        丰富的开销字节能够实现强大的网管能力，可以对STM-N、STM-1、VC12等不同等级的颗粒实现全面的监控。
5、        具有环网自愈保护能力，在具备两条不同路由的光缆的前提下，可以在发生故障时业务自动倒换到备用路由，保证业务不会中断，网络安全性高。

SDH分层结构

不管是SDH还是OSI七层协议模型，业务都是从上层逐渐打包层层封装交到下层处理，直到最底层后在物理链路上传送。分层的处理信息可以将各部分的功能模块化，每一个模块需要扩展、更改的时候不至于牵一发而动全身，比如我们的电脑，硬盘和内存不够都可以单独扩容，而不会因为硬盘不够大了去更换一台电脑。

对于SDH而言，从小的通道逐层封装到大的STM-N，依次经历了通道层、复用段层、再生段层。这个概念可能比较抽象，那我们来
举个例子：
从北京途经石家庄发往郑州、西安、兰州、重庆、呼和浩特的一个货物集装箱，装箱的过程是这样的：每个货物被分别装在了一个个的纸箱里。若干个纸箱被贴上标签装到木箱里，若干个木箱贴上标签后再装到集装箱里，如此这个层层包装的过程就分为“纸箱层”、“木箱层”、“集装箱层”。那么货物在每个中转站、调度站时是怎样打开箱子、检查标签、分发货物的呢？
石家庄中转站：货车途经石家庄中转站的时候，石家庄只负责检查一下“集装箱层“的标签以及集装箱有无破损，确认后继续上路发往郑州，石家庄就不处理“木箱层”和“纸箱层”。

郑州调度站：郑州方面由于有接收的货物，需要将集装箱打开，查看“木箱层”标签后，取出郑州站对应的木箱，打开木箱子查看“纸箱层”标签，取出目的地是郑州的纸箱，然后再将郑州发出的纸箱贴标签，和木箱中原来其他纸箱一起再装回木箱，再装回集装箱，发往下一站——西安。

西安调度站：西安是一个大的货物调度中心，但是不收发货物，所以只要打开集装箱查看“木箱层”标签，将木箱子按照目的地分别装到发往重庆、兰州、呼和浩特的车上即可。但如果货物不是整木箱的发往一个目的地，西安站就需要对木箱内的货物进行整合，那么西安也需要查看纸箱的标签，进行取出重新装木箱。

以上的例子中，所有站点都处理了“集装箱层”标签，西安处理了“集装箱层”和“木箱层”标签，郑州站处理了全部三个层的标签。从下图可以看出，在每个站点红色的方框是被打开检查、读写的相应层面的标签（开销）。

现在我们可以很容易的理解，SDH从下到上分为再生段层、复用段层、通道层，分别对应的颗粒为STM-N、STM-1、E1通道。再生段层就是对信号进行整形放大，不进行其他处理；复用段层就是需要打开STM-N，对里面的STM-1进行重新组合。通道层就是要把业务通道终结落地。再生段对应于每两个站点之间，复用段对应于有业务上下的站点之间，通道对应于一条业务的两个端点。

小雨哥

感谢各位支持，一定会持续更新，现在在写第四部分

有写的不准确不到位的多多指正，毕竟我也是凭一个人的理解，难免有误

wzz641

等直播

1210849560

对，就应该这样

GMWJ110

写的不错，最近一直在 传输学习。写的很赞。希望楼主坚持下去。

253422734

小白万分感谢！！！

907375324

厉害

c114tester

顶原创技术贴