TCP/IP 協定與 Internet 網路:第四章 廣域網路連結  上一頁         下一頁

 

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4-4 廣域網路之傳輸線路

        在廣域網路之中,傳輸線路佔非常重要的角色,也佔許多費用。一般連結遠端網路,不論是經過 Internet 網路或專屬線路,都必須向電信公司租用連線,這就是傳輸線路。隨著網路需求日益增加,傳輸線路的傳輸速度也直接影響整個網路的效益,以目前網路發展情況而言,區域網路的速率已接近 Gigabit 以上,最大的瓶頸竟發生在傳輸線路上,一般租用 2.048 Mbps 已算昂貴,但傳輸速率早已不敷所需。目前傳輸線路可分為非同步(PDH)和同步(SDH/SONET)傳輸網路,以下分別介紹之。

4-4-1 PDH 傳輸線路

        『非同步數位階層』(Plesiochronous Digital Hierarchy, PDH是由早期電話語音電路利用多工器,以階層式整合而成,以每一語音通路可傳送 64 Kbps 為基礎,經過多階組合後,成為各種傳輸速率的線路。目前有兩種主要規格:北美採用的 PDH DS-1T1)(1.544 Mbps)、DS-26.312 Mbps)及 DS-344.736 Mbps);而歐洲 PDH 所採用的是 DS-1EE1)(2.048 Mbps)、DS-2E8.448 Mbps)、DS-3E34.368 Mbps)及 DS-4E139.264 Mbps)所組成。各種數位訊號(Digital Signal, DS)階層所使用的語音通路數目如表 4-2 所示,及數位階層之多工結構,如圖 4-11 所示。

4-2 PDH 之數位位階與語音通路數目

數位位階

語音通路數目

北美

歐洲

DS-0

1

0.064(Mbps)

0.064(Mbps)

DS-1

24

1.544

 

DS-1E

30

 

2.048

DS-2

96

6.312

 

DS-2E

120

 

8.448

DS-3E

480

 

34.368

DS-3

672

44.736

 

DS-3+

1344

91.053

 

DS-4E

1920

 

139.264

DS-4

4032

274.167

 

DS-5E

7680

 

565.148

4-11 PDH 構成的數位階層

        我們用圖 4-12 來說明區域網路之間如何以 PDH 傳輸線路,藉由廣域網路來互相連結,此連接方式為一般大都會網路系統(如 HiNetTANet)所使用,各地區網路透過 PDH 傳輸線路連結到骨幹網路,其中也許會經過數據網路系統、ATM 網路或訊框中繼網路等等。區域網路上路由器(或稱外部閘門)以『高速串列介面』(High-Speed Serial Interface, HSSI(一般稱之為 WAN Port)連結到『通道/數據服務單元』(Channel/Data Service Unit, CSU/DSU,將原來串列資料依照租用之傳輸速率(D1E1D3),填入語音通道之內,再利用雙絞線或光纖傳送到交換網路內。一般大都會網路都會依照地區性,將週邊之區域網路連結到各地區之網路中心,各網路中心之間再租用較快速的傳輸線路來互相連結。

4-12 大都會網路透過 PDH 連接

4-4-2 SDH/SONET 傳輸線路

由圖 4-11 中,我們可以觀察到 PDH 是由多個數位階層(如 DS-1),以多工器組合而成,譬如, DS-2 是由四條 DS-1 所組合而成,又 DS-3 是由七條 DS-2 多工而成,因此,DS-N 是由 DS-(N-1) 所構成。如果速率愈高所經過的多工器就愈多,每經過一個多工器,在多工器上的時序就必須再整合同步一次,因此,整個傳輸線路(如 DS-3)時序的處理就變得非常困難,所以稱之為『非同步數位階層』(Plesiochronous 為非同步之意)

『同步數位階層』(Synchronous Digital Hierarchy, SDH就是針對 PDH 的缺點改進,可使傳輸速率提高更多(可達 2.4 Gbps)。圖 4-13 SDH 的多工方式,為單一層次的多工處理。SDH 可整合多個 PDH 之訊號階層成為 SDH 『同步傳輸模組』(Synchronous Transport ModuleSTM訊號,其優點如下:

簡化多工/解多工技術。

可直接存取低速率的訊號。

可隨時加入或取出某一數位訊號。

較容易配合未來傳輸技術的發展。

4-13 SDH 的多工方式

        SDH 1986 年由 CCITT 所制定之標準,另一標準『同步光纖網路』(Synchronous Optical Network, SONET是由北美 T1X1 1985 年所制定,也如同 PDH 一樣,分為北美和歐洲兩種標準,還好兩個標準差異不大,一般都還可以相容,但目前台灣大多是採用 SDH 標準。同步數位架構(SDH)是以『同步傳輸訊號』(Synchronous Transport Signal, STS為基礎,再多工整合而成,STS-1 的標準傳輸速率為 51.84 Mbps。在 SONET 標準中,是以光纖做為傳輸媒介,因此稱之為『光承載』(Optical Carrier, OC,同樣的,OC-1 的傳輸速率也是 51.84 Mbps。表 4-3 SDH/SONET 階層的速率標準,和相當於 PDH 的數位訊號階層。表中 STS-N 表示第 N 階的同步傳輸訊號,例如,STM-1 STS-3 的數位訊號階層,傳輸率為 155.52 Mbps= 3 × 51.84 Mbps)。在 SDH 標準中 STM-N 是由 N STM-1 所構成;而 SONET OC-N 是由 N OC-1 所構成。但是 STM-1 的傳輸速率為 155.52 Mbps;而 OC-1 51.84 Mbps

4-3 SONET/SDH 標準速率

OC-N/STM-N

階層

STS-N

階層

速率

(Mbps)

Payload

(Mbps)

Overhead

(Mbps)

DS-3

數目

OC-1

STS-1

51.84

50.112

1.728

1

OC-3/STM-1

STS-3

155.52

150.336

5.184

3

OC-12/STM-4

STS-12

622.08

601.344

20.736

12

OC-24

STS-24

1244.16

1202.668

41.472

24

OC-48/STM-16

STS-48

2488.32

2405.376

82.944

48

OC-192/STM-64

STS-192

9953.28

9621.504

331.776

192

4-14 SDH/SONET 多工方式之範例

        4-14 SDH/SONET 的多工範例。SONET 訊號是由最低階的 OC-1STS-1)多工而成為較高的 OC-N。如圖 4-14 (a) 中,OC-48 訊號(2.488 Gbps),首先由三路的 STS-1 多工成一路的 STS-3,然後再將 12 路的 STS-3 多工成 STS-48,其順序為 147、…、46258、…、47369、…、48,然後再將 STS-48 電氣訊號速率轉換成 OC-48 光載波的訊號。SDH 的多工技巧是以 STM-1 為基礎,再以階層式組合而成。如圖 4-14 (b) 中,STM-1 是由三路 STS-1 所多工而成,為基礎訊號,STM-4 是由四路的 STM-1 所多工而成;而 STM-16 則是由四路的 STM-4 多工而成。但在 SDH 系統之中,無法被解多工得到單一個 STS-1 之資料。

一般稱 STM-1155.520 Mbps)為 SDH 的最基本之同步傳送模組,這表示 STM-N 的傳輸模組是以 STM-1 的傳送訊框為基礎。STM-1 之訊框格式如圖 4-15 所示,整個訊框的空間為 9B × 270B 為位元組(Byte),每個訊框的傳送時間為 125 us8000 訊框/秒)。如果以 STM-N 計算,整個訊框空間為 9B × 270 × N,傳輸標頭為 9B × 9 × N,每個訊框的傳送時間依然為 125 us,但傳送速率已提高 N 倍。各種傳輸速率之訊框標頭也會佔用傳輸頻寬,佔用多寡如表 4-3 所示。

4-15 STM-1 之基本通訊模組

        目前許多網路設備的實體層,也都使用 SDH 傳輸模式,如 FDDI ATM 網路,不但可以提高傳輸速率,在不同的網路設備之間連結亦較容易。以圖 4-16 為例,目前許多電信公司皆有 ATM 網路的線路承租,本身 ATM 的實體層可以使用 SDH 傳輸媒介,如和本地區域網路之 ATM 網路連接,就不需要 CSU/DSU 設備,傳輸速率也可達到 2.4 Gbps 以上。

4-16 ATM 網路之間透過 SDH 連接

 

 

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