本帖最后由 小雨哥 于 2015-9-22 01:34 编辑
1.4.3 我们需要一个接口 上一节说GSM网络的组成时，我们都是用这样简单的语言去描述：“手机将信息发给BTS”， “BTS将信息交给BSC”，可是到底怎样去收发信息？任何两个网元之间要交互信息，首先一个条件是要能够互通，你说的什么我得能听明白，你说六点半老地方见，我得知道六点半是北京时间还是乌鲁木齐时间，老地方又是哪，按专业点的话说，要威尼斯人官方网站的两者之间必须要有一个标准一致的接口。 图1-21 信息传递需要接口 什么是接口？首先照搬一个百度来的定义：接口泛指实体把自己提供给外界的一种抽象化物或另一实体，用以由内部操作分离出外部沟通方法，使其能被修改内部而不影响外界其他实体与其交互的方式。 什么意思呢？确实有点抽象，打个比方吧，甲公司和乙公司之间有业务往来，甲公司委托张三、乙公司委托李四来负责洽谈相关的事宜，那么张三和李四之间就互为一对接口人。甲公司通过张三给乙公司可以提供服务、支持或者具体的产品（一种抽象化物或实体）。接口负责的“外交”部分工作是和“内政”分离的，张三李四之间就谈他们公司间的事，甲公司就算董事长都换了，只要接口人张三没换，就和乙公司没有关系（由内部操作分离出外部沟通方法）。 图1-22 接口的意义 任何两个实体之间要互通都需要接口（对不起这里只能用“实体”这么抽象的词，实体可能是指组织、个人、设备、软件等等太多），换句话说，接口使互相沟通成为可能。如果甲乙公司没有接口人，张三到了李四公司肯定连门都进不去，还谈什么业务？人之间、动物之间交流语言要能互相听懂，还要彼此对沟通的事情有所共识；缺少了这些必要的条件，沟通就是“驴唇不对马嘴”。我们的家里用的自来水、天然气、电、上网、打电话，这些也都需要接口和服务提供方取得连接。 回归正题，我们威尼斯人官方网站网的任何两个设备之间、设备内部不同单元之间互联需要一个接口，我们就来说说威尼斯人官方网站网的接口。 按照接口的层次可以分为物理接口和逻辑接口，两种接口分别在两个不同的层面—物理层面和逻辑层面，其中逻辑接口在上层，物理接口在逻辑接口的下层，逻辑接口需要基于物理接口去实现，什么意思呢，我们再来打个比方。 回想我当年上大学的时候，我最不喜欢的就是高等数学，上课从来不在状态东张西望，下课了不幸被老师给叫过去谈话： 老师：这节课讲的你听懂了没? 我：老师，数学太难了，实在听不明白！ 老师：我讲的不是中国话吗？为什么别人都明白就你不懂！ 我：话都听懂了，但是数学还是一点没懂。 老师：…… 老师给我讲课这件事情这里面就包含了两个层面，低层次来说，老师在给我说中国话，这个层次我都听懂了；高层次来说，老师在给我讲高数，这个层次完全没听懂。我们直接听到的是语言，所以语言就是物理接口，而高数要通过语言去提炼、理解，所以高数就是逻辑接口，讲课要通过面对面说话去传达，所以说逻辑接口要通过物理接口去实现，当然也可以通过远程视频等方式，那就是采用不同的物理接口；如果老师讲的是西班牙语（请原谅我小小的虚荣，其实英文我也完全听不懂），那连话我也听不懂，连物理接口都无法互通，那逻辑接口“高数”就更不可能通了。 图1-23 物理接口和逻辑接口 物理这个词在我们威尼斯人官方网站里一般是指有具体的形态，能够看得见摸得着的东西，而和物理对应的逻辑指协议标准、技术体系这些抽象的概念，如果说物理接口是“手牵手”，那么逻辑接口就是“心连心”。不同威尼斯人官方网站系统的逻辑层面还可以细分为很多层，多层之间的配合才能实现威尼斯人官方网站网的各种功能，这些详细的分层在讲到每一部分的时候，再来展开介绍。 物理接口关注的是两个实体物理上的连接，是指我们能够看见的线缆、接头这些东西，比如2M线、五类线、光缆这些线缆和RJ45、BNC、FC，物理层去定义接口的形状尺寸、电平值、速率这些参数，如果尺寸不一致，你要把USB接头往网口上插，根本都塞不进去就更谈不上互通；电平值定义一致是为了接收端知道你发的电平值多少伏代表0多少伏代表1，就像古代的摔杯为号，都是事先商量好的双方才明白，旁人根本傻傻搞不清楚；而速率一致才能保证一字不漏的接收信息，否则我这边说一百句话你就听见一句，那还怎么沟通；还有像RJ45网口这种多芯的电缆，还要定义线序，哪根线发哪根线收，对方好知道在哪接收你的信号。 还记得数年前，大家手机没电了要借充电器都是这样问：谁手机是诺基亚的，充电器借我用用，即使同样是诺基亚的，接口也不见得通用。可是现在基本安卓系统的手机就不存在这个问题，因为大家接口形状大小、充电电压都相同，这就是接口标准化，标准统一可以实现多厂家互通，形成良性的市场竞争，避免垄断局面。 物理接口按照威尼斯人官方网站介质不同，可以分为无线接口和有线接口，有线接口又可以分为光接口、电接口。这些接口在我们生活中随处可见，电脑通过无线接口连到路由器上网，而所有设备的电源线、数据线的两端接口都属于有线接口。逻辑接口可以通过物理接口直连实现，也可以通过网络的中转间接实现，只要达到的效果相同，逻辑层并不关心物理接口具体如何连接。 图1-24 网络的物理结构和逻辑结构 物理层通了，这0101交替的码流就发过去了，对方准确无误的接收，物理层就完成了它的使命，接下来就是逻辑接口之间的互通了。假设我们的物理接口是2Mbit/s速率，那么一秒钟就有2M也就是200万个“0”或者“1”，这些字符打印出来就是一本词典，这本词典我们谁也看不懂，但是设备可以看懂，所谓“难者不会、会者不难”，因为设备之间有一个约定，叫做帧结构。 1.4.4 一个重要接口--E1 书接上回，既然说了接口，我们就先来了解一下GSM网络里网元之间的接口。 MS和BTS之间的接口叫做Um接口，Um接口是无线接口，手机和基站之间是靠天线发射无线电波互相威尼斯人官方网站的，就像是手机和基站之间在隔空喊话，这个接口移动网自己就可以搞定。 BTS和BSC之间的接口叫做Abis接口，BSC和MSC之间的接口叫做A接口，Abis和A接口是逻辑接口。移动网其实只有手机是移动的，其他的BTS以上的所有网元都是固定位置的，固定的网元之间用大多使用有线连接，Abis接口、A接口在物理层也都使用有线接口，接口的名字叫做E1。 传送网的发展从PDH到MSTP二十多年来，业务侧接口应用最多的就是E1，BTS是通过E1接口连到BSC，BSC通过E1接口连到MSC，语音业务在传送网传递过程中，E1接口曾经是我们每天都打交道的一个最重要的接口，所以必须要隆重介绍一下。 还记得我们前面说过的奈奎斯特定律吗，人声信号经过8khz的抽样就可以清晰的还原信号本身，8kHz就是每秒取8000个抽样电平，如果是实时的打电话，我们就需要每个抽样信息都能马上传递给对方，我们传递信息的频率就要和8kHz保持一致，比8kHz快也没有信息可传，比8kHz慢了就会有信息不会被准时的送达。我们想象一下工厂生产线上的传送带，传送带的速度和产品生产的速度一定是完美匹配的，这一点就和E1与语音业务的匹配很像。 图1-25 E1和语音业务的匹配 我们用8bit去表示每个电平，也就是每个电平抽样共有28=256个量化值，要传递这样的一路语音信号，接口每秒钟就需要发送8k*8=64k个比特，也就是说一路语音信号的速率就是8kHz*8bit=64kbit/s，也就是我们常说的64k。 我们早期的固定电话就是每路64k的速率，这64k可以基本无损的还原人声信号，所以打手机时我们常说：“我听不清楚，我用固定电话给你打过去”，固定电话信号好、音质好是我们有目共睹的，信号好是因为固定电话全部是有线连接，对干扰的屏蔽很彻底，而音质好就归功于我们这每路64k的接口。 固定电话的RJ11接口的速率就是64k的，然而在网络中传递信号时我们不能使用64k的物理接口，64k的速率太低，如果每一路电话都有一个物理接口向上传送，到了中心局交换机就算是千手观音也接不住，必须要使用一个大的接口去包含若干个64k，需要去将N个64k捆绑起来传递，这样可以减少我们物理接口的数量。（这是时分复用的概念，1.5.4我们会详细介绍）。 整个将语音原始信号经过抽样、量化、编码最终形成E1、T1的标准叫做PCM（脉冲编码调制），E1、T1也就是PCM标准中的一部分，我们来重点介绍我国使用的标准—E1。 图1-26 E1帧结构 帧结构就是某一种技术使用的数据单元的组成，后面要介绍的每一种技术都有自己的帧结构，就像我们无论去考试、办理业务、应聘都需要填写一张信息表，但不同的信息表格式又不同，这张个人信息表就好比是一帧，而里面的每个格子里包含什么信息、不同信息的前后顺序就是帧结构要规定的细节，不同的技术模块只能看懂自己对应的帧。后面碰到的不同数据帧不会都一一展开介绍，E1是我们碰到的第一个，简单介绍一下。 E1的每一帧是32个时隙，分别用时隙0-31去表示，时隙就是一个时间段，因为这个时间段太小了所以叫做“隙”。每帧中每个时隙8比特，一帧的长度就是32*8=256比特。64k和E1帧频相同，也是8000帧/秒，我们按照帧频*每帧的长度也能得到E1的速率8000Hz*256bit=2Mbit/s。 E1每1/8000秒发这样的256bit的一帧，32个时隙都从这256bit里取出自己的8bit来，这就像每隔固定的时间有一班32节车厢的列车发过来，对应有32个公司按时给自己对应编号的车厢装卸货物，这样我们不用每次发32班单节车厢的列车，效率大大提高。 32个时隙中包含了30路语音信号（时隙1-15、17-31）、1路同步信号（时隙0）和1路信令（时隙16）。时隙0是传送同步信号，用来判定一帧从哪里开始的，E1接口只是不停像机关枪一样的发送比特流，必须通过特定的比特序列（X0011011，X为保留字，一般用于校验）去表示新的一帧已经到来。时隙16的信令是早期固定电话使用的随路信令（1号信令），由于每帧只能传8bit，需要将连续16帧中的第16时隙共128bit组合起来才是一个完整的信令，就像多个碎片合成一个藏宝图道理一样，所以必须得将16帧捆绑在一起使用，每接收16帧是完整的一组，这种用法叫做成复帧，这是E1最初的用法。 E1还有两种用法，一种是信道化的E1（CE1），时隙16不需要传送信令，这样31个时隙用来传送信息，因为没有随路信令，所以也不需要再将帧组合使用。上面的成复帧实际上也是CE1的一种特殊用法。另一种是非信道化的E1，这种方式不需要去区分32个时隙。如果将E1比作一个大箱子，32个64k时隙就相当于在箱子里装隔板，就像啤酒箱子那样，而有些非语音的业务不需要使用64k的信道，只需要使用2M的大箱子，于是就将隔板全部拆掉，非信道化的E1一般是用于封装以太网等非语音业务。 在物理接口上，E1常用的接头有BNC、CC4、L9、RJ48等，DDF架上一般使用L9接头。 1.4.5 E1的特点 根据E1的帧结构，接收端通过同步时隙确定一帧到来之后，只需要每8bit切一刀，就能够将其切成32份，每一份按照帧结构去还原成对应的信令和语音信号，信令送到信令单元去处理，语音送到交换模块去交换，这就像我们语文课学习的断句一样，将这一路路的原始信号解析出来。 最初E1是因固定语音业务需求而生，后来这个E1也就成了传送网的接口标准之一。现如今，所有需要通过传送网传送的低速率业务，就需要遵循这个标准，像移动网的语音业务采用其他编码方式，压缩编码之后的速率并不是64k（每路16k左右），但接口都是沿用E1，其他非语音的低速信号也统统沿用这个接口。这就像我们很熟悉的5号电池，直径14mm，高度49mm，我们不需要知道为什么是这个尺寸，是谁规定了这个尺寸，我们只知道生产厂家不按照这个尺寸生产，就一定卖不出去，这就是标准。 一条E1，对于我们传送网来说是一个业务，是一个任务，就是一封托我们去送达的信，我们只须要想尽一切办法去交给“加西亚”，信里的内容与我们无关。 而一条E1对于业务网来说是什么呢？是资源，是可以配货的空车。如果是固定电话，这条E1就可以承载31路（或者30路）的语音信号，注意，不是能够接31个用户，而是可以容纳31个用户同时打电话，可能业务网在1个E1之下接了100个电话机，只要这100个话机同时打电话的人数不超过31就OK。对于移动网也可以计算，比如一个E1可以带12个载频，一个载频可以带7个话路，那就可以容纳84个用户同时打电话，如果基站周围用户比较密集84个话路不够怎么办？那就要扩容载频，同时将带宽需求升级为2个E1。 最后这里还要说一下E1的重要的特点，这点是和后面要介绍的以太网接口的最大区别，将E1的特点概括一下，就是“面向连接”的“刚性通道”。 什么叫面向连接，一条E1从A站点到B站点配置完之后，这条E1就只属于这两个站点之间，就算AB站点之间没有使用这条E1，两端接口也以每秒8000帧永不停息的向对端发送数据帧，E1里的时隙也是这样的特点，两个人要打电话，申请到了一条信道，这个信道也为两人之间一直保留，直到有一方挂机，因为我们两个人打电话，电话机就在以这个固定频率去抽样,就算我们没有说话，沉默也是一种信息，不能说我打电话的时候一不出声就有其他人插进来说两句，和面向连接对应的是无连接，无连接就像是城市的马路，谁都不属于，谁都可以上去开车。 什么叫刚性通道，一条E1速率是2.048Mbit/s，速率是恒定的，里面也固定包含32个时隙，不多也不少。一个站点就算用不了2M那么多，剩下的也是空着，而如果32个时隙不够用，哪怕多1个时隙也不行，就必须得再配一条E1才能解决。刚性通道是由E1的帧频、帧结构决定的，谁也改变不了。和刚性通道对应的是弹性通道，或者说支持统计复用，各站点之间按需分配带宽，用的多就多占，用的少就少占，不用就不占资源。 图1-27 刚性通道和面向连接 语音业务的要求就是一个固定的频率+固定的带宽，在这种要求下E1可以说是一个完美的接口，E1属于为业务量身定做，所以一定配合的天衣无缝，至于E1传送其他业务存在的问题，我们后面讲到的时候再说。 | 
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发表于 2015-9-5 00:20:24
