TCPIP路由交换技术-常见网络接口与线缆

常见网络接口与线缆课程议题通过本次内容的学习，希望您能够：了解一般的网络结构掌握常见广域网接口类型和基本特性掌握常见局域网接口类型和基本特性掌握常见的光接口类型和基本特性理解常见的城域网组网结构和承载技术学习目标3.1

LAN接口与线缆常见局域网类型以太网（Ethernet）令牌总线网（TokenBus）令牌环网（TokenRing）FDDI4以太网的类型10M以太网（标准以太网）100M以太网（快速以太网）1000M以太网（千兆以太网）10000M以太网（万兆以太网）510M以太网接口10Base-T使用最广泛的局域网标准之一使用双绞线作为物理传输介质10Base5曾经广泛应用于主干局域网使用粗同轴电缆作为物理传输介质10Base2使用细同轴电缆作为物理传输介质610Base-T的物理介质3类双绞线4类双绞线5类双绞线超5类双绞线6类双绞线7屏蔽双绞线STP和非屏蔽双绞线UTP设备连接方式主机路由器交换机普通口交换机级连口交换机光口主机crosscrossnormalN/ASC/ST路由器crosscrossnormalN/ASC/ST交换机普通口normalnormalcrossNormalN/A交换机级连口N/AN/ANormalN/AN/A交换机光口SC/STSC/STN/AN/ASC/ST9100M以太网接口100Base-TX物理介质采用5类以上双绞线传输距离最多100米100Base-FX物理介质采用单模光纤，传输距离可达10公里物理介质采用多模光纤，传输距离最多2000米快速以太网由IEEE802.3u标准定义101000M以太网接口1000Base-T物理介质采用5类以上双绞线，传输距离最多100米1000Base-F物理介质采用多模光纤，传输距离最多500米IEEE802.3z和802.3ab11RJ-45连接器568A和568B线序标准5类双绞线的线序直连网线交叉网线14Side1Side2Side112345678123456781=白/橙2=橙3=白/绿4=蓝5=白/蓝6=绿7=白/棕8=棕Side2Side1Side2Side1Side212345678123456781=白/橙2=橙3=白/绿4=蓝5=白/蓝6=绿7=白/棕8=棕1=白/橙2=橙3=白/绿4=蓝5=白/蓝6=绿7=白/棕8=棕1=白/绿2=绿3=白/橙4=蓝5=白/蓝6=橙7=白/棕8=棕10000M以太网接口10GBaseCX44对同轴电缆，传输距离15米10GBase-S多模光纤，50/62.5um光纤，使用波长为850nm，传输距离300米10GBase-L单模光纤，50/62.5um光纤，使用波长为1310nm，传输距离10km10GBase-E单模光纤，9um光纤，使用波长为1550nm，传输距离40km153.2广域网WAN窄带广域网PSTN：PublicSwitchedTelephoneNetwork，公共交换电话网ISDN：IntegratedServicesDigitalNetwork，综合业务数字网DDN：DigitalDataNetwork，数字数据网FR：FrameRelay，帧中继X.25：公用分组交换网宽带广域网ATM：异步传输模式SDH：同步数字系列17异步&同步串口异步串口两种异步串口：异步串口分为设置成异步方式的同/异步串口和专用异步串口异步串口可以设为专线方式和拨号方式，常用的是拨号方式同步串口可以工作在DTE和DCE两种方式可以外接多种类型电缆支持多种链路层协议支持IP和IPX网络层协议displayinterfaceserial命令可显示同步串口的信息18V.24规程的机械特性DB50（路由器端）--DB25（外接网络端）可工作在同步和异步两种方式下异步工作方式下最高传输速率是115200bps同步方式下最高传输速率为64000bps19V.24电气特性、传输速率和距离在路由器中使用V.24的有WAN、AUX、8AS、Console符合标准的RS-232电平：±12V传输速率和距离20波特率（bps）

最大传输距离（米）24006048006096003019200303840020640002011520010V.35规程的机械特性DB34（外接网络端）--DB50（路由器端）DTE端为34针型插头DCE端为34孔型插头21V.35电气特性、传输速率和距离控制信号遵从标准RS-232电平标准：±12V数据与时钟遵从V.35电平标准：±0.5V同步方式下最大传输速率是：2048000bpsEIA/TIA-V.35电缆的速率和传输距离22波特率（bps）

最大传输距离（米）240012504800625960031219200156384007856000606400050204800030光纤通信系统的基本构成光源是光波产生的根源。光纤是传输光波的导体。光发送机的功能是产生光束，将电信号转变成光信号，再把光信号导入光纤。光接收机的功能负责接收从光纤上传输的光信号，并将它转变成电信号，经解码后再作相应处理。23光纤通信系统基本构成光纤光纤中心是光传播的玻璃芯芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套，以使光波保持在芯内再外面的是一层薄的塑料外套，用来保护封套24光柱保护层核心线缆保护层光线结构示意图光缆光缆是数据传输中最有效的一种传输介质,它有以下几个优点：频带较宽电磁绝缘性能好衰减较小中继器的间隔较大25常见光纤接头26FC/PC型光尾纤接头外形图SC/PC型光尾纤接头外形图ST/PC型光尾纤接头外形图FC/PC－SC/PC型光尾纤外形图常见光接口连接器273.3城域网城域网SDH产生背景当今，高度发达的信息社会要求通信网能提供多种多样的电信业务，经电信网传输、交换、处理的信息量将不断增大，这就要求现代化的通信网向数字化、综合化、智能化和个人化方向发展。SDH概述同步数字体系（SynchronousDigitalHierarchy,SDH）是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操作的综合信息传送网络，是美国贝尔通信技术研究所提出来的同步光网络（SONET）。SDH帧结构9×270×N字节13459SOHSTM-N净负荷

(含POH)传输方向9×N261×N270×N列SOHAUPTR以字节为单位的块状帧结构帧频8000帧/秒，帧周期125µs,速率为155.520*N(Mb/s)帧结构以及速率计算STM-N的信号是9行×270×N列的帧结构。此处的N与STM-N的N相一致，取值范围：1，4，16，64。此信号由N个STM-1信号通过字节间插复用而成。由此可知，STM-1信号的帧结构是9行×270列的块状帧，当N个STM-1信号通过字节间插复用成STM-N信号时，仅仅是将STM-1信号的列按字节间插复用，行数恒定为9行不变。STM-N接口与速率对应关系速率等级标准速率常见形式STM-1155.520Mbit/s155Mb/sSTM-4622.080Mbit/s622Mb/sSTM-162488.320Mbit/s2.5Gb/sSTM-649953.28Mb/s10Gb/sSTM-25639813.12Mb/s40Gb/s基于SDH城域网案例介绍基于SDH光传输的城域网、广域网宽带以及电话业务接入在目前的生产生活中是很常见的，例如我们的铁路信息系统中就经常使用这样的组网结构，见下页为某铁路局电务段信息系统改造后的宽带与电话接入组网图，完成了不同车站之间的电话通信、宽带上网等业务的接入工作，其原理是利用各个车站的ONU(OpticalNetworkUnit)光网络单元提供的E1电路接口和SDH光传输产品的提供的E1接口对接，然后通过光传输产品将电信号转换成光信号，并完成到核心车站电务段的信号传输与信号汇聚功能，从而实现各个车站广域网宽带接入功能。某铁路局电务段信息系统改造项目宽带与电话接入示意图OTN概述随着网络的演进，各种业务对WDM系统全网的统一运营、管理、维护的要求越来越高，运营商和系统制造商一直在不断地考虑改进业务传送技术的问题，1998年，国际电信联盟电信标准化部门（ITU-T）正式提出了OTN的概念，与此同时各大通信设备提供商也开始了OTN产品的研发工作。OTN概述OTN（光传送网，OpticalTransportNetwork），是以波分复用技术为基础、在光层组织网络的传送网，是下一代的骨干传送网。OTN是以波分复用技术为基础、在光层组织网络的传送网，是下一代的骨干传送网。OTN是通过G.872、G.709、G.798等一系列ITU-T的建议所规范的新一代“数字传送体系”和“光传送体系”，将解决传统WDM网络无波长/子波长业务调度能力差、组网能力弱、保护能力弱等问题。OTN产品图例中兴ZXONE8700智能OTN产品OTN产品技术特点（一）OTN从其功能上看，在子网内以全光形式传输，而在子网的边界处采用光-电-光转换，各个子网可以通过3R再生器联接，从而构成一个大的光网络。光信号的处理可以基于单个波长，或基于一个波分复用组。在光域内可以实现业务信号的传递、复用、路由选择，支持多种上层业务或协议，如SONET/SDH，ATM，Ethernet，IP，PDH，FibreChannel，GFP，MPLS，OTN虚级联，ODU复用等，是未来网络演进的理想基础。OTN技术特点（二）在OTN网络的边缘，不同体制的信号被统一封装进入开销丰富的OTN的帧结构中去，并以此为基础，实现基于OTN体制的全网统一运营、管理、维护，便于故障定位，能够提供很好的网络生存性。OTN可以解决传统WDM网络波长/子波长业务调度能力弱、组网能力弱（以点到点连接为主的组网方式）、保护能力弱等问题。OTN解决了SDH基于VC-12/VC4的交叉颗粒偏小、调度较复杂、不适应大颗粒业务传送需求的问题。OTN基本原理OTN接口规范（一）ITU-TG.872规范的光传送网定义了以下两种接口：域间接口（IrDI）、域内接口（IaDI）。OTNIrDI接口在每个接口终端应具有3R处理功能（数据再生、重定时、重整形）。光传送模块n（OTM-n）是支持OTN接口的信息结构，定义了以下两种结构：全功能的OTM接口、简化功能的OTM接口。简化功能OTM接口在每个接口终端应具有3R处理功能，以支持OTNIrDI接口。OTN接口规范（二）ITU-TG.872规范的光通路层结构需要进一步分层，以支持ITU-T（国际电信联盟）G.872定义的网络管理和监控功能。（1）全功能（OCh）或简化功能（OChr）的光通路，在OTN的3R再生点之间应提供透明网络连接。（2）完全或功能标准化光通路传送单元（OTUk/OTUkV），在OTN的3R再生点之间应为信号提供监控功能，使信号适应在3R再生点之间进行传送。基于OTN产品的城域网应用所光纤优化就是在纤芯资源不足的情况下能够利用现有的光纤资源开通更多的业务，在已经耗尽的光纤资源下选择可暂时中断业务的光纤将其光纤扩容成更多的纤芯可开通更多的业务；原有的基站网络全部由传输设备组成，由于很多机房建设时间较长，光纤利用率较高。那么各机房之间的光纤资源就成为了开通业务最基础的资源。解决机房前光纤问题有两大类解决方案：

一、部署光缆，但部署光缆的限制条件较多，投资也是较为重要的一点，但是周期长是在突飞猛进的基站网络建设中最不能接受的。另外一种就是利用外围的光线路优化设备解决光纤紧张的问题。解决机房前光纤问题有两大种解决方案：二、基于OTN产品的光纤资源优化，移动机房间光缆利用率较高的原因是因为在机房间已经有多种设备部署，传统的MSAP设备，用于宽带接入的OLT设备，传统的基站传输网设备，这些设备已经占据了大部分的纤芯资源，部分机房就出现了光纤资源紧张的问题，在此前提下，可以利用组建OTN网络的方案，利用现有光缆资源进行光缆资源的逻辑上扩容，从而实现光纤资源紧缺问题。针对某运营商的具体方案吉林省某运营商西环二级干线共计包括长春-四平-白泉中继-辽源-梅河中继-通化-白山站点，主要负责各地市OLT汇聚、SDH干线传输、交换干线业务、核心网干线业务的承载工作，由于光缆资源日渐匮乏，原网络拓扑如图3-8：原有SDH10G网络拓扑，其中OLT业务、交换干线业务、核心网业务全部由SDH10G环承载。原网络拓扑结构OTN替换SDH后的拓扑结构ALL-IP业务网发展需求IP化业务承载网技术选择PTN概述PTN(PacketTransportNetwork)是一种以分组作为传送单位，承载电信级以太网业务为主，兼容TDM、ATM和FC等业务的综合传送技术。PTN技术基于分组的架构，继承了MSTP（基于SDH的多业务传输体系）的理念，融合了Ethernet和MPLS的优点，在SDH逐渐走向迟暮的时代，PTN成为新一代分组承载的技术选择，作为今日之星续写一个新的辉煌。TDME1AbisPWE3TDMAbisE1TDMAbisIMAE1ATMAAL2/5IubPWE3ATMAAL2/5IubSTM1ATMAAL2/5IubETH802.1QIPIubETHPWE3802.1QIPIubETH802.1QIPIubTDME1IMAE1EthernetATMSTM-1TDME1EthernetTunnelTunnelTunnelPHYPHYPHYTDMtoPWE3：支持透传模式和净荷提取模式。在透传模式下，不感知TDM业务结构，将TDM业务视作速率恒定的比特流，以字节为单位进行TDM业务的透传；对于净荷提取模式感知TDM业务的帧结构/定帧方式/时隙信息等，将TDM净荷取出后再顺序装入分组报文净荷传送ATMtoPWE3：支持单/多信元封装，多信元封装会增加网络时延，需要结合网络环境和业务要求综合考虑。EthernettoPWE3：支持无控制字的方式和有控制字的传送方式PTNCEPE1PE2CETDM/ATM/EthernetTDM/ATM/EthernetPTN基本原理PTN技术发展历程

在PTN技术发展初期，曾出现有两种技术类别：T-MPLS和PBT：T-MPLS:由MPLS简化，演进为符合传输特性的T-MPLS技术。PBT：由以太网技术发展而来，使用MAC-in-MAC技术，关闭运营商MAC地址自学习功能，增加网管管理和网络控制的配置，结合电信级特征，形成面向连接的分组传送技术。该技术由北电提出，但缺乏技术厂商的支持，已经基本退出历史舞台。发展初期MPLS-TP发展现状

随着技术发展，T-MPLS在OAM等方面改进后，演进成为MPLS-TP。目前，MPLS-TP作为PTN的关键技术而广泛应用。MPLS/EnhancedEthernetSDHLikeOAM/PSPTN接口规范-业务接口接口名称接口类型GE电接口RJ45GE光接口LC（采用SFP光模块）10GE光接口LC（采用XFP光模块）STM-64光接口LC（采用XFP光模块）STM-1/4光接口LC（采用SFP光模块）STM-4光接口LC（采用SFP光模块）E1接口（75Ω）弯式PCB焊接插座E1接口（120Ω）弯式PCB焊接插座STM-1光接口LC（采用SFP光模块）10GE光接口LC（采用SFP+光模块）接口介绍全部以中兴ZXCTN9000系列产品为例CONSOLE调试接口CONSOLE口用于连接后台管理终端，在后台管理终端上通过超级终端对ZXCTN9000进行操作与维护。CONSOLE口为RJ45插座，与后台管理终端的COM口之间通过串行电缆连接。串行电缆连接ZXCTN9000的一端为RJ45插头，连接后台管理终端的一端为DB9插头。网管接口ZXCTN9000对外提供1路Qx接口，用于远程管理设备。Qx接口支持静态路由和OSPF/IS-IS协议配置。Qx接口位于主控板的面板上，采用以太网电接口，接口类型为RJ45，接口速率为自适应。告警输入/输出接口其功能是提供外部告警信号输入，实现外部告警（烟雾、门警、火警、温度）信号的输入，提供2路告警信号输出，2路级联，支持实时的分级声光告警的输出和控制。基于PTN组网的城域网应用场景介绍随着近年来通信事业的发展，接入终端对带宽、IP化的需求逐步提高，SDH产品在分组数据的处理能力上越发的捉襟见肘，而基于分组交换为基础的PTN产品逐渐得到了全球运营商的青睐，而我国运营商则从2010年5月就开始了集采以及测试工作，经过一段时间的磨合，中国移动在2015年在PTN产品的投资规模超多200亿元，同时中国电信和中国联通也对PTN技术进行了积极的研究与测试。Backhaul场景统一融合多业务承载平台，降低Capex。端到端的OAM和保护，降低Opex。可扩展性的技术平台，软件灵活适应标准发展包交换核心，多业务支持，高效率传送，充分满足Backhaul承载需求BSC/RNCSGSNMGWAGWMSCBTSeNBZCTN6100ZXCTN6100/6200ZXCTN6100/6200ZXCTN6200TDME1IMAE1/FEIMAE1/FEGENMSZXCTN6300ZXCTN6300ZXCTN9000ZXCTN9000NodeBNodeB作为IP/MPLS网关场景Backhaul网络采用MPLS-TP承载，核心网采用IP/MPLS承载，两者之间需要MPLS网关设备以MPLS-TP到IP/MPLS的互通性操作ZXCTN同时支持MPLS-TP和IP/MPLS功能，适合作为汇聚层与核心层IP/MPLS网络之间互通的节点通过支持VRRP协议保护，实现双归属方式，确保作为网关应用时业务承载的可靠性ZXCTN9000ZXCTN9000CECEIPRNCMPLS-TP移动Backhaul网络（IPRAN)IP/MPLS城域核心网移动核心网(IP/M