引言

在现代通信网络中，数字传输系统扮演着至关重要的角色。本文将用简单易懂的语言，向初学者介绍PCM速率体制、SONET/SDH以及光网络，让大家更好地理解这些技术。

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2.5.1 PCM速率体制

• 数字传输系统简介

  • 在早期电话网络中，用户电话机到市话局的用户线使用的是最廉价的双绞线电缆，而长途干线采用的是FDM的模拟传输方式。数字通信相比模拟通信在传输质量和经济性上都有显著优势。现在，大多数长途干线已经采用TDM的数字传输方式。

• PCM技术

  • 脉冲编码调制（Pulse Code Modulation，PCM） 技术是将模拟电话信号转换为64 kbit/s的PCM数字脉冲信号的常用方法。为了充分利用高速传输线路的带宽，通常将多路PCM信号用TDM方法汇集成时分复用帧进行长途传输。
  • 例子：当你在家中使用固定电话拨打电话时，话音信号会被转换成数字信号，并通过PCM技术进行传输，确保声音质量。

• 复用标准

  • 国际上存在两个互不兼容的PCM复用速率标准：北美的24路PCM（T1） 和欧洲的30路PCM（E1） 。我国采用的是欧洲的E1标准。T1的速率是1.544 Mbit/s，而E1的速率是2.048 Mbit/s。

• 高次群复用

  • 当需要更高的数据率时，可以采用多次复用的方法。例如，四个一次群（第一次复用）可以构成一个二次群（第二次复用）。复用后还需要一些用于同步的码元，使得数据率比简单相加更高一些。欧洲和北美数字传输系统的高次群数据率如下：
  • 例子：在一个大型企业的网络中，如果需要传输大量的数据，可以通过高次群复用技术，将多个低速率信号复用成一个高速率信号，提升传输效率。

表2-2 数字传输系统的高次群话路数和数据率

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2.5.2 SONET/SDH

需求背景

现代电信网不仅需要传输话音，还包括视频、图像和各种数据业务。光纤作为主要传输媒体，因其高带宽适用于承载高速率业务和复用的低速率业务。

早期缺陷

1. 速率标准不统一：北美的T1标准与欧洲的E1标准互不兼容，到了高次群，日本又有自己的标准。
2. 不是同步传输：各支路信号的时钟频率有一定偏差，给时分复用和分用带来麻烦。

SONET的提出

为了解决这些问题，美国在1988年推出了基于光纤的同步光纤网（SONET） 。SONET的主时钟非常精确（如采用铯原子钟），定义了以51.84 Mbit/s为基础的同步传输线路速率等级结构。

SDH标准

国际电信联盟电信标准化部门（ITU-T）基于SONET制定了同步数字系列（SDH） 标准，SDH的基本速率为155.52 Mbit/s。表2-3为SONET和SDH的对应关系。

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2.5.3 光网络

传统SONET/SDH

传统的SONET/SDH传输网络由光传输系统和交换结点的电子设备组成。光纤用于两个交换结点之间的点对点数据传输。在每个交换结点中，光信号转换成电信号后再进行交换处理。

全光网

随着波分复用和光交换技术的发展，提出了全光网（All Optical Network，AON） 的概念。AON用光网络结点代替交换结点的电子设备，避免光/电转换带来的带宽瓶颈，充分发挥光传输系统的容量和光结点的处理能力。

光传送网

1998年，国际电信联盟电信标准化部门（ITU-T）提出了光传送网（Optical Transport Network，OTN） 概念，作为向全光网演进的过渡技术。OTN以光波分复用技术为基础，支持多种上层业务，如SONET/SDH、ATM、IP、MPLS等。

ASON

2000年以后，自动交换光网络（Automatic Switched Optical Network，ASON） 在光传送网基础上引入智能控制方法，根据业务需求进行光通路的动态建立和拆除，实现光网络资源的动态按需分配和自动调度与管理。

例子：在一个云计算数据中心，ASON技术可以根据用户的需求动态调整网络资源，提供高效的网络服务。

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总结

通过了解PCM速率体制、SONET/SDH以及光网络的发展和应用，读者可以对现代通信网络的基础架构有一个清晰的认识。这些技术不仅提升了传输效率，还为未来的高速网络提供了坚实的基础。

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图文来源：《计算机网络教程》