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

翻轉工作室：粘添壽

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 是 DS-1（T1）（1.544 Mbps）、DS-2（6.312 Mbps）及 DS-3（44.736 Mbps）；而歐洲 PDH 所採用的是 DS-1E（E1）（2.048 Mbps）、DS-2E（8.448 Mbps）、DS-3E（34.368 Mbps）及 DS-4E（139.264 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。

表 4-2 PDH 之數位位階與語音通路數目

圖 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 HiNet、TANet）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（D1、E1、D3），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。

圖 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 是 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 的『同步傳輸模組』（Synchronous Transport Module，STM）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。

圖 4-13 SDH 的多工方式

        SDH 是 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 於 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 為 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 為 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 個 STM-1 所構成；而 SONET 的 OC-N 是由 N 個 OC-1 所構成。但是 STM-1 的傳輸速率為 155.52 Mbps；而 OC-1 為 51.84 Mbps。

表 4-3 SONET/SDH 標準速率

圖 4-14 SDH/SONET 多工方式之範例

        圖 4-14 為 SDH/SONET 的多工範例。SONET 訊號是由最低階的 OC-1（STS-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 1、4、7、…、46、2、5、8、…、47、3、6、9、…、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-1（155.520 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 × 270，B 為位元組（Byte），每個訊框的傳送時間為 125 us（8000 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。

圖 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 或 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。

圖 4-16 ATM 網路之間透過 SDH 連接

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