2-5公共交换电话网络在线视频

各位好

公共电话网络PSTN

是Public Switched Telephone Network的

简称

PSTN的任务是传递人类的语音

而计算机网络的目标

是传输数据

利用PSTN来传输数据

当然非常方便

可是

即使是使用ADSL

它的带宽也只能达到1兆左右

跟使用UTP产生的100兆

1000兆

甚至更高的带宽

它们之间的差别

就好像是双脚散步

和飞机在空中游弋之间的差别

一样

非常的巨大

即便是这样

PSTN跟计算机网络

它们也是紧紧地联系在一起的

它的低速传输

不是因为它内部

中继线或者交换机的问题

而是最后一英里

所以我们有必要

仔细地探讨一下PSTN

PSTN由全连通网

中心交换网

发展到层次交换网

经过了由人工交换

到全自动交换的演化变迁过程

形成了现代的PSTN

让我们从一个典型的电话路径

来看现代PSTN

它的构成部分

当一个呼叫方

他的话音

通过本地回路

到达端局

端局再通过干线

发送到上级交换局

一级一级

直到对方的端局

进而到达被叫方

通话双方之间

搭建了一根实际的

点到点的物理通道

在这个典型的通道上

我们看到了构成PSTN的

三大部分

第一部分叫本地回路

本地回路

是一个模拟线路

通常用三类双绞线来承担

它连接端局和千家万户

以及一些业务部门

PSTN的第二大部分叫干线

干线

通常是用数字光纤

来充当的

用来连接交换局

当然也包括端局

PSTN的第三部分是交换局

交换局也包括端局

它是语音拨接的一个场所

先来看一看

第一个构成部分

本地回路

本地回路传输的是模拟信号

它怎么搭载计算机产生的

数字信号呢

我们通常在计算机上

接上一个东西

叫调制解调器

之后

再传到这个端局上面去

那么这个调制解调器里边

主要就完成调制和解调的

这个功能

实际上

它是可以把计算机产生的

数字信号

转变为载波输出的模拟信号

或者反过来

可以把接收到的模拟信号

转化为计算机能够处理的

数字信号

调制解调器

在我们的早期被称为猫

那么一个调制解调器

我们经常听说它的带宽

就是56K或者64K

这个数字是怎么来的呢

调制解调器

通常采用的调制标准是V.90

它的频率

一般来说是4K

采样率

就是两倍的物理带宽

就是两个4K

8K

每个码元传输8个比特

其中有一个比特用来控制错误

剩下的7个比特

用来传输数据

所以7K乘以8千采样率

乘下来的结果

就是56Kbps

这就是我们为什么说

猫它的速率是56K

为什么我们有的时候

又说它是64K呢

就是因为我们除了算它

传输数据的这7个比特之外呢

还把那一个

用来控制的比特

也算上了

那就是8K乘以8

就是64K

连接调制解调器的本地回路

所使用的带宽

被限制在了4K之内

这是因为我们的电话

它就是在4K

那么XDSL

使用了本地回路的全部物理带宽

而不仅仅是被限制在4K

也就是说我们取消了

电话系统里边的那个滤波器之后

就可以用到全部的1.1兆的带宽

那么这个物理带宽

它就不再仅仅是4K这么狭窄的

一个频段了

而是一个非常大的一个频段

在1999年颁布的

标准G.dmt里边

它允许8兆的下行带宽

和1兆的上行带宽

相比56K的调制解调器来说

这个带宽已经非常大了

所以这类服务呢

被叫做宽带服务

这个1.1兆的带宽

是怎么来用的呢

我们通常在非对称数字用户线

就是ADSL里面

我们把这1.1兆

分成了256根信道

一根信道呢

就是4K

其中第一根4K的信道

仍然用来做语音通话

就是老式的那种语音的服务

接下来的5根呢

就把它空闲

跟剩下的250根里面

用来做数据传输

把它进行一个分割

这250根里面

有些用于做上行

有些用于做下行

除了做上行控制和下行控制的

两根信道之外

其余的全部用来做数据的传输

本地回路通常用了三类UTP

来承载信号的

那么三类UTP

它的物理特性

限制了带宽的增长上限

而用户对带宽的需求

是非常巨大的

我们就可以把本地回路

替换为容量更大的光纤

这就是所谓的光纤到户

FTTH

它是Fiber To The Home的缩写

光纤冲破了铜线带宽的限制

可以提供非常大的带宽

并且光纤它采用的光纤传输网络

通常是无源的

它带来了更多的可靠性和安全性

这也是“光进铜退”的

最后一英里革命

“光进铜退”应该说是大趋势

尤其在中国

我们的FTTH发展非常迅速

截止到2015年4月

我国的FTTH的用户

已经超过了八千万户

是排名全球第一

PSTN的第二大部分是干线

干线是用来连接交换局

通常是用光纤来连接的

干线上要用到复用技术

在我们的端局里面

端局也是交换局里面的一个

端局里面

有一个特别的设备

叫编解码器

简称codec

它可以把模拟信号数字化

或者反过来

在codec里边

用到了一种技术

叫做脉码调制

PCM

它是一种把模拟信号

数字化的技术

它可以说

构成了现代PSTN的核心

基于PCM的TDM

在干线上运送多路电话话音

每125微秒

就发送一个语音样本

用于北美和日本的T1载波

可以处理24路信号的复用

一个TDM的复用帧

共有193个比特

这193个比特

是这样构成的

有24个8比特

每一路话音就是8个比特

总共有24路话音

那么还有一个比特呢

是用来做控制的

所以加起来就是193个比特

话音信道的采样率是8K

那么传递TDM复用帧的时间间隔

就是1/8K

125微秒

所以T1线路的传输速率

就是193个比特除以125微秒

得到1.544Mbps的这个速度

除了北美和日本

其他的国家

比如说我们中国

使用的不是T线路

而是E线路

最基础的就是E1系列

E1线路

E1可处理32路的话音的复用

32路话音

可以承载的一个E1的复用帧

是32乘8

256个比特

话音信道的采样率是每秒八千次

就是8K

那么传递TDM复用帧的时间间隔

是125微秒

所以E1线路的传输速率是

256比特除以125微妙

是2.048兆Bps

TDM还允许进行更高级别的复用

比如说四条T1流

可以复用为一条T2流

一条T2流

可以复用为一条T3流

6条T3流可以复用为一条T4流

每一步的复用中

都会有少量的开销

用于同步控制

在干线上

我们经常还会看到一种复用

叫做SONET或者SDH

在光纤的早期阶段

每个电话公司

都有各自的光纤TDM系统

所以随着光纤的发展和普及

标准化需求变得非常地迫切

同步光网络就是SONET

是美国ANSIS制定的

在光传输介质上

进行同步数据传输的标准

而SDH是国际标准组织

ITU制定的

在光传输介质上

进行光同步数据传输的

这两个标准可以说

几乎是一模一样的

SONET的四个设计目标是

不同的承运商

可以协同工作

需要统一美国、欧洲、日本

和其他地方的数字系统

第三个呢

就是提供一种复用

多数字信道的方法

还有提供操作、维护和管理

接下来我们探讨PSTN的

第三个组成部分

交换局

交换局里面发生的

主要技术行为

就是交换

PSTN里面

用到了两种交换技术

一个是电路交换

还有一个是包交换

也是我们常说的分组交换

电路交换

传统的电话系统里面

使用了电路交换方式

而且使用了很多年

这种交换方式

要求在正式的通话之前

必须建立一条端到端的通路

而且是物理的实际的通路

称为连接

当这根连接建立好了之后呢

话音再沿着这根通道

按顺序送达到对方

数据传输完之后

拆除这根连接

这就是电路交换的

标准的三步曲

第一 建立连接

第二 传数据

第三 拆除连接

而包交换 分组交换

是完全不同的

随着IP电话等数据业务的开展

包交换 分组交换技术

越来越多的被采用

在这种技术里边

我们允许分组 包

存储在交换机的内存里面

每一个包呢

必须携带目的地址

信息

因为要

每个包要独立的寻径

每一个包可能乱序到达

也就是说先发的可能后达

后发的也可能先到达

我们把电路交换和分组交换

这两种交换技术

进行一个比较

它们有几个不同

首先呢

就是带宽的分配方式不同

包交换是按需分配的

而电路交换是提前分配

预分配的

而且分配了之后呢

你就

被你所独占

第二个不同呢

就是容错能力的不同

分组交换

它的容错能力更强

因为分组交换是独立寻径的

当中间的交换设备瘫痪了

或者出了问题

那么包或者分组

可以绕开这个出问题的地方

绕道而行

它具有更好的容错能力

和抗毁性

这也是包交换当初被发明出来的

主要因素之一

第三个不同呢

就是有无交换顺序的不同

包交换呢

是按需

按顺序送达

而电路交换是先发先到

后发后到

接收方无需进行排序

第四个不同就是收费方法不同

包交换按照流量来计费

而电路交换是按照时间来计费的

我们把PSTN做一个小结

PSTN呢

是由本地回路、干线和交换局

三大部分构成

调制解调器的调制

完成数字信号到模拟信号的转换

端局中

codec里边的编码

完成模拟信号到数字信号的转换

PSTN的核心是脉码调制PCM

T系列呢

是用于北美和日本

一个时分复用系统

每125微秒

传送一个T1复用帧