一、常见传输介质

终端相互传输信息和资源共享的需求是网络产生的主要原因。

终端可以产生、发送和接收数据,网络是终端建立通信的媒介,终端通过网络建立连接。用来传输数据的载体称为介质,网络可以使用各种介质进行数据传输,包括物理线缆,无线电波等。
网络就是通过介质把终端互连而成的一个规模大、功能强的系统,从而使得众多的终端可以方便地互相传递信息,共享信息资源。

1.1 同轴电缆

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同轴电缆是一种早期使用地传输介质,同轴电缆地标准分为两种,10Base 2和10Base 5。这两种标准都支持10Mbps的传输速率,最长传输距离分别为185米和500米。一般情况下,10Base 2同轴电缆使用BNC接头,10Base 5同轴电缆使用N型接头。

目前,这两种以太网已基本被淘汰,企业网中也几乎不再使用它们。

1.2 双绞线

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与同轴电缆相比双绞线具有更低的制造和部署成本,因此在企业网络中被广泛应用。双绞线可分为屏蔽双绞线(STP)和非屏蔽双绞线(UTP)。屏蔽双绞线在双绞线与外层绝缘封套之间有一个金属屏蔽层,可以屏蔽电磁干扰。双绞线有很多种类型,不同类型的双绞线所支持的传输速率一般也不相同。例如,3类双绞线支持10Mbps传输速率,5类双绞线支持100Mbps传输速率,满足快速以太网标准,超5类双绞线及更高级别的双绞线支持千兆以太网传输。双绞线使用RJ-45接头连接网络设备。为保证终端能够正常收发数据,RJ-45接头中的阵脚必须按照一定的线序排列。

  • 双绞线EIA/TIA 568A线序:绿白 绿 橙白 蓝 蓝白 橙 棕白 棕
  • 双绞线EIA/TIA 568B线序:橙白 橙 绿白 蓝 蓝白 绿 棕白 棕
  • 直通线是两端为相同线序
  • 交叉线是两端为不同线序

    1.3 光纤

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    双绞线和同轴电缆传输数据时使用的是电信号,而光纤传输数据时使用的是光信号。光纤支持的传输速率包括10Mbps、100Mbps、1Gbps、10Gbps,甚至更高。根据光纤传输光信号的不同,光纤又可分为单模光纤和多模光纤。单模光纤只能传输一种模式的光,不存在模间色散,因此适用于长距离高速传输。多模光纤允许不同模式的光在一根光纤上传输,由于模间色散较大而导致信号脉冲展宽严重,因此多模光纤主要用于局域网中的短距离传输。光纤连接器种类很多,常见的连接器包括ST、FC、SC、LC连接器。

下图中为光纤接口类型
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1.4 串口电缆

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二、线路名词

2.1 裸纤裸光纤


裸纤也叫做裸光纤,运营商提供一条纯净光纤线路,中间不经过任何交换机或路由器,只经过配线架或配线箱叫做光纤跳纤,可以理解成运营商仅仅提供一条物理线路。实际项目中,裸光纤应用较多,比如某大学两个校区,相隔大概20KM,利用运营商裸光纤可以实现两个校区互联。可以理解成通过一根很长的光纤连接两个校区,拓扑图也简单,直连即可。
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最早两个校区均有运营商互联网出口,采用两套认证系统,管理维护麻烦,后续升级改造,两个校区租用运营商裸光纤,将两个校区互联起来,相当于将老校区网络作为一个子模块,接入到新校区,与新校区有机融合到一起,实现统一运营和管理。

租用运营商裸纤价格较高,一般按照公里收费,记得某项目租用20km裸纤,费用为20万/年,5年线路费用就是100万。有人可能会问,既然裸纤线路这么贵,为什么不自己拉一根光纤,连接两个校区,买光纤和工人布线施工的成本也用不了这么多呀!的确如此,但不是你想拉光纤就能拉的。国家法律明文规定,只有运营商、军队、市政等几个部门可以在公共区域破土施工,学校/医院/政府这类单位,在自己单位园区内部(也就是围墙内)随便怎么挖,没人会管,但到公共区域施工就不允许了,犯法!

裸光纤应用场景还很多,比如教育城域网,会租用运营商裸光纤,实现教育局与辖区各学校互联,将网络出口统一到教育局,从而实现教育资源共享,统一审计等功能,某县教育网城域网拓扑如图,租用运营商裸光纤实现学校与教育局互联,最后通过教育局网络统一网络出口访问互联网。

另外,在平安城市/视频专网/雪亮工程等项目中,也经常租用运营商裸纤,实现前端摄像头视频流量回传,如下为公安部统计,全国视频专网链路类型,35%采用裸纤。(注:交警前端电子警察一般采用裸纤回传,有钱就任性,而平安城市摄像头采用PON链路较多)
传输介质简介 - 图7

2.2 专线MSTPMPLS VPN


专线一般分三层专线二层专线,三层专线一般是指MPLS VPN,基本只在金融、电子政务等行业应用,一般人接触不上。我们日常说的专线基本指二层专线,二层专线相当于运营商给了你“一根线”,你两端连接PC,分别配置192.168.1.1/24和192.168.1.2/24,能直接ping通。效果看似跟裸纤差不多,但与裸纤的实质区别是: 裸纤中间不经过任何路由器交换机设备,运营商给你的是真实的一根线,而专线中间经过运营商的各类路由器交换机设备,只是运营商给你模拟出来了一根线,让你感觉跟裸纤效果差不多,至于专线的底层技术,这个是CCIE ISP运营商方向研究的内容,大部分人无需搞得那么透。
传输介质简介 - 图8

如果租用运营商裸纤,只要光纤不被挖断,运营商内部交换机路由器等设备故障,不会影响业务。如果你租用的光纤被挖断了,那就没办法了,业务肯定受影响。如果租用运营商专线,运营商设备出问题,可能影响用户业务,反而光纤被挖断,不一定会影响业务,因为运营商骨干网采用环形设计,传统SDH和新的OTN底层都会有环网,所以论可靠性而言,专线可靠性稍高。笔者今年经历的一个大型雪亮工程项目,一个主数据中心,七个分中心,考虑使用什么链路互联。最早规划使用裸纤互联,但后来考虑到可靠性,改成了租用运营商二层专线互联。当然,使用裸纤也有别的优势,比如带宽自主可控,如下图所示,你需要10G带宽,只需要在交换机上插10G光模块,需要40G带宽在交换机上插40G光模块,在交换机上插100G光模块,自然就有100G带宽。但是如果向运营商租用10G或40G专线,价格高得吓人!

专线可以看成是运营商的一种产品,底层实现技术很多,有SDH、MSTP、PTN、OTN等。

2.3 SDH和MSTP


要明白SDH,首先要说TDM,TDM是时分复用,就是将一个标准时长(1秒)分成若干段小的时间段(8000),每一个小时间段(1/8000=125us)传输一路信号,SDH系统就是传统的电路调度,电路调度是以TDM为基础。早年的网络都是传输语音的,说白了电话网络的基础是TDM。
在SDH大红大紫的时候,另一场战争以太网和ATM大战中,以太网取得全面胜利,从而以太网大行其道,其中又以IP最为强势,导致今天很多业务侧都IP化了,服务器、PC、摄像头都得配置IP地址!
早年运营商骨干网SDH是大红人(运营商早期就是靠装电话挣钱),而园区网内部以太网是另一个大红人(上网数据通过以太网承载),能否合作一下?于是一拍即合,MSTP诞生,运营商骨干部分依旧使用SDH时分复用,但运营商甩给用户的链路接口采用园区网流行的以太网接口,也就是10M、100M、1G、10G这样的标准以太网接口,而不是155M、622M、2.5G这类POS/CPOS接口。
在合资公司MSTP中股份分配不太均匀:SDH 占股70%,以太网占股20%,其它包括ATM占股10%,掌权的还是SDH,内核还是TDM。以太网和ATM因为股权问题,都没有拿出像样的东西,只是须有其表(提供相应接口而已)毕竟早期网络,还是语音为主,数据为辅,但现在完全颠倒,以太网当然不干了,也就有了后来的WDM、OTN、IP-RAN。

2.4 波分WDM

随着互联网的大力普及,电脑、手机、电视等终端都能上网了,带宽的需求急剧增加,电信运营商们赚钱的机会来了,但挑战也来了,以前1*155M可以供好上千人打电话,现在人们需要打电话同时还要上网,家庭宽带都300M光纤入户了,带宽需求增长和现网资源出现矛盾,承载语音的TDM骨干网已经完全不能满足海量音视频传输要求。
要解决这个矛盾,专家们思考良久,某天看到二环路高架桥,恍然大悟,如果将网络传输也划分多个通道,也能提升传输性能。于是波分产生,波分WDM就是将多个波道的信号放到同一条光纤中进行传送。WDM得到重用后,各地纷纷仿效,现在的WDM不仅在城市主干道里使用(城域波分),还用在跨市、跨省道路上(长途波分)。

裸光纤+波分的效果对比
如图使用传统裸光纤,目前商用较多的是100G光模块,那么链路最大100G。裸光纤两端部署波分设备,带宽惊人,线路带宽直接可以到4T甚至更高,单条光纤目前实验室最高波分速率是36T。当然,波分设备特别贵,不是一般单位买得起,波分设备厂商主要有华为、烽火等,客户为运营商、公安、BAT这类单位居多。
传输介质简介 - 图9

2.5 OTN

OTN(OpticalTransportNetwork,光传送网)
WDM波分技术优势是带宽大,大得惊人。当然也存在一些问题,最突出的是实时流量监测和重点业务保障没有很好的措施。

SDH 笑道:小样儿,容量那么大,你监测和管理上还是有问题吧?
WDM 回应道:我容量确实比你大得多,但管理这方面的确没你们做得好;
于是他们握手言欢,优势互补,一个全新的制度诞生了—OTN。
所以简单的说:OTN=WDM+SDH

2.6 MSTP+

由于先前MSTP成立时,股权分配不均,有很多遗留问题,以太网仅占20%,导致现在以太网严重不满意,毕竟现在网络上IP流量占了90%以上,为了安抚这个“销量”占公司90%的“销售”,SDH 集团研究后推出MSTP+(也叫Hybrid MSTP),50/50股权分配,进一步提升以太网在公司的地位,也不为一种好的补偿措施。

2.7 IP-RAN和PTN

以太网现在声势越来越大,再加上又有MPLS 助阵,逐渐有了可以抗衡SDH的实力,面对MSTP+50%的股份分配,以太网并不高兴,发誓要有所改观……

为了对抗SDH阵营,以太网大力发展自己的势力,走农村包围城市的策略,先将末端IP化(终端PC、摄像头、打印机都得配IP)。同时建立以IP+以太网主导的骨干网,相当于自己开公司,创业了。以太网阵营,自由散漫惯了,现在出现了两种大的分歧:
第一种:认为我们自己成立的运输公司不让SDH的客户(TDM业务)上车,如果一定要进来,必须改头换面-伪装(仿真),同时我们没有时间上的保证(无时间同步),我们纯粹为我们以太网服务,我们的公司名叫IP-RAN;
第二种:认为我们应该吸收一些SDH的客户,SDH经营了这么多年,它的客户还是很多的(还有很多TDM业务需求),同样进来后还是要改头换面-伪装(仿真),然后再我们的帮派里活动,出帮派后再去掉伪装还原成自己原来的模样,这个公司取名叫PTN。
无论哪种方式,伪装-易容术总少不了,随后就开发了PWE3 易容术(CCIE ISP运营商方向重点讲的内容,一般人了解即可)。