14-4 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 網路或由專屬線路連結,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。 14-4-1 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)。各種數位訊號(Digital Signal, DS)階層所使用的語音通路數目如表 14-1 所示,而數位階層之多工結構,則如圖 14-10 所示。 表 14-1 PDH 之數位位階與語音通路數目
圖 14-10 PDH 構成的數位階層 我們用圖 14-11 來說明區域網路之間如何使用 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。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 14-11 區域網路之間透過 PDH 連接 14-4-2 SDH/SONET 傳輸線路 由圖 14-10 中,我們可以觀察到 PDH 是由多個數位階層(如 DS-1),以及多工器組合而成,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,想要處理整個傳輸線路(如 DS-3)的時序變得就非常的困難,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 14-12 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 14-12 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 14-2 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 14-2 SONET/SDH 標準速率
圖 14-13 SDH/SONET 多工方式之範例 圖 14-13 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 14-13 (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 14-13 (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,也表示是 STM-N 的傳輸模組都是以 STM-1 的傳送訊框為基礎。STM-1 之訊框格式如圖 14-14 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 14-2 所示。 圖 14-14 STM-1 之基本通訊模組 目前許多網路設備的實體層,如 FDDI、ATM 或 10 Gb網路都是使用 SDH 傳輸模式,不但可以提高傳輸速率,而且較容易連結不同的網路設備。 以圖 14-15 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,也就不需要 CSU/DSU 之設備,傳輸速率也可達到 2.4 Gbps 以上。 圖 14-15 ATM 網路之間透過 SDH 連接
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