什么是運營商網(wǎng)絡(luò)

發(fā)布時間： 2021-08-12 09:56:39

什么是傳輸網(wǎng)、核心網(wǎng)、承載網(wǎng)、接入網(wǎng)?今天主要講講運營商的網(wǎng)絡(luò)、演進(jìn)和技術(shù)趨勢，幫助網(wǎng)絡(luò)小白們了解一下網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)與技術(shù)發(fā)展。

在理解知識之前，我先講一個寄快遞的故事：

想把快遞從上海寄往北京的朋友家(￣_,￣ )

帶著這個故事，我們一起來理解什么是網(wǎng)絡(luò)：

如果你以前接觸過網(wǎng)絡(luò)，肯定認(rèn)識它們，我們先把它們稱作網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的最主要功能就是處理業(yè)務(wù)，或者轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備就是為了實現(xiàn)互聯(lián)互通的一種設(shè)備，上圖就是最傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)類的設(shè)備。

那怎么樣才能夠互聯(lián)互通?不同廠家的設(shè)備怎么樣才能互聯(lián)呢?這個時候我們就需要有一些標(biāo)準(zhǔn)來定義他們之間通信標(biāo)準(zhǔn)：協(xié)議棧

以前使用OSI參考模型來決定設(shè)備之間的互通，后來演進(jìn)用的是TCP/IP協(xié)議棧。不管是什么樣的模型，它的基本的功能就是定義設(shè)備之間進(jìn)行互聯(lián)互通的技術(shù)框架。目的就是為了能在相同技術(shù)模型下互通。

那什么是網(wǎng)絡(luò)呢?

對于接觸過網(wǎng)絡(luò)的人來講，肯定聽說過IP路由器，因為IP路由器是最為廣泛的一種設(shè)備。對應(yīng)到我們剛才看到的TCP/IP協(xié)議棧，路由器主要是工作在網(wǎng)絡(luò)層，它的目的就是在網(wǎng)絡(luò)層來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的路由轉(zhuǎn)發(fā)。

由路由器組成的這些網(wǎng)絡(luò)，我們通常把它叫做IP網(wǎng)絡(luò)。打個比方下圖中，4個中國主要城市，北京、成都、上海、廣州每個城市有一臺路由器，通過光纖連接起來，形成了一個IP網(wǎng)絡(luò)。

如果我們把它組成一張IP的網(wǎng)絡(luò)，首先我們得有連接的介質(zhì)做連接，目前我們最主要的連接介質(zhì)無非是這幾大類：光纖、銅線或無線(空氣介質(zhì))。由光纖材質(zhì)構(gòu)建線纜就叫光纜。銅線有雙絞線，如電話線、網(wǎng)絡(luò)等。無線的大家很熟悉，例如無線的空口、WiFi等等，這些是通過空口來傳輸。

IP設(shè)備的之間的相互連接，主要是采用有線的方式來進(jìn)行互聯(lián)。一般來講，信號在銅線中傳的時候，它的信號衰減非常大。所以銅線傳送的傳輸距離非常的短，一般來講幾公里差不多了。

但是我們都知道圖中每兩地之間相隔的距離都非常的遠(yuǎn)，這么遠(yuǎn)的距離使我們有了一些光纖或光纜的使用，但光信號在光纖里面?zhèn)鬏數(shù)臅r候，也有衰減，雖然沒有銅線那么的嚴(yán)重，還是無法支持太遠(yuǎn)的距離。

從廣州發(fā)出的信號到了成都的時候，信號衰減到一定程度，成都路由器收到信號，可能超出了光模塊最小的靈敏度了，那它就認(rèn)為這個光是斷掉了，相當(dāng)于線路斷了。所以，光信號傳輸距離也是受限制的。

所以我們在兩個城市之間，放一些設(shè)備。最基本的功能，就是把光信號進(jìn)行放大，再生之后再發(fā)送出去。這樣的話，信號傳輸距離就可以拉得更遠(yuǎn)。如果每一個站之間可以做到80公里，上海到北京之間就要幾十個這樣的中繼設(shè)備。

但只是傳輸距離拉遠(yuǎn)還不夠，我們可以想象一下，如果鏈路中間某個地方發(fā)生中斷了，那路由器之間的光信號也會中斷的。事實上，距離越遠(yuǎn)，鏈路中斷的風(fēng)險越高，可能性越大。

于是，我們又想了一個辦法，再找來一些光纜，把這些中繼放大的設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)互通，這樣的話，這些“中繼設(shè)備”也連成了一張網(wǎng)。

如下圖，即使某一條鏈路發(fā)生故障(被挖掘機挖斷了)，光信號依然可以走另一邊迂回。所以，在上海的路由器和北京的路由器之間，就相當(dāng)于是這條鏈路的可靠性得到了增強，有了鏈路保護的功能。所以，這樣一個基于光信號的波長復(fù)用和信號放大，而且可以冗余的網(wǎng)絡(luò)，如果單獨的圈在一塊，我們就暫稱它為光傳輸網(wǎng)絡(luò)(OTN：Optical Transmission Network)吧。

光傳輸網(wǎng)絡(luò)主要就兩個功能：

第一，關(guān)注于光信號的波長復(fù)用和信號放大

第二，光鏈路的可靠性的保障。它主要聚焦物理層的功能

從圖中也可以看出，這個由路由器及傳送網(wǎng)組成的網(wǎng)絡(luò)，位置非常重要，可靠性都是要求很高的。我們把它叫做骨干網(wǎng)。傳輸網(wǎng)絡(luò)部分，我們可以稱它OTN骨干網(wǎng)。

運營商投資建設(shè)骨干網(wǎng)干什么用呢?

又如何進(jìn)行掙錢呢?

如果要掙錢的話，骨干網(wǎng)絡(luò)一定要去接入流量，才能夠讓這個網(wǎng)絡(luò)有收益。流量在哪里?流量在用戶那里;用戶又在哪里?用戶到處都是!

例如，網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中有很多位置分布在全國各地的用戶，這個時候我要把不同的用戶終端，如手機，PC等，都要接入到這個網(wǎng)絡(luò)里面來。所以就有了下圖所示，這么多PC接入到路由器上。

但是，上圖中PC直接接入到骨干路由器上的話，大家也可以想一想哈，會產(chǎn)生一些什么的問題?

最基本的問題就是路由器上的接口的數(shù)量是有限的，一般來講只有幾十上百個而已，骨干路由器一般來講又比較昂貴。如果所有的用戶直接連到這個骨干路由器上面，很明顯，單個端口的成本太高了，也接不了幾個用戶上來。要擴容的話，投資就太大了，這是最基本的問題。

第二個問題，用戶離這個骨干的路由器還比較遠(yuǎn)，比如我不是在廣州，而在深圳，我要接到廣州的路由器上面去，這個路徑比較遠(yuǎn)，直接通過網(wǎng)線或光纖成本也比較高。

所以基于這樣一種場景，我們就必須要有一種比較廉價的解決方案，例如：我們在這此用戶的PC跟這個路由器之間要加一些匯聚型的設(shè)備。這一類的設(shè)備，你可以認(rèn)為它就類似于交換機，或GPON OLT等等各種類型的這種設(shè)備。

這種設(shè)備的主要特征就是：可以只提供一個上行口跟骨干路由器對接，然后通過擴展廉價的下行端口，接入更多的用戶。相當(dāng)于把多個用戶匯聚成一個接口，上到骨干路由器上。

這時，核心路由器只占用一個端口，就可以接入很多很多的用戶數(shù)量。成本均攤的也比較便宜。如果以后要擴容，也可以擴交換機或OLT這類設(shè)備的端口，因為這些設(shè)備相對比較便宜些。我們也把這部分網(wǎng)絡(luò)叫做“接入網(wǎng)”。

通過交換機構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，是二層轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)，主要是聚焦數(shù)據(jù)鏈路層的功能。二層的網(wǎng)絡(luò)也不能太大，擴展性也不是太好。

所以對于一個城市來講，不太可能通過一張二層網(wǎng)絡(luò)來覆蓋。通常運營商也會用一些相對比較低端一點的路由器來組網(wǎng)，以便網(wǎng)絡(luò)靈活擴展。這樣接入網(wǎng)絡(luò)與骨干網(wǎng)絡(luò)之間，也會形成另一個網(wǎng)絡(luò)層次，通常把整個城市的計算機都連接起來的網(wǎng)絡(luò)我們稱之為“城域網(wǎng)”，而幾臺計算機連接起來，互相可以看到其他人的文件的網(wǎng)絡(luò)，我們稱之為“局域網(wǎng)”。

基于這樣一個架構(gòu)，現(xiàn)在我們再來小結(jié)一下，就不難理解：光傳送網(wǎng)絡(luò)， IP網(wǎng)絡(luò)，接入網(wǎng)之間的關(guān)系是不是與前面的協(xié)議棧之間有某種聯(lián)系了?

主要是對應(yīng)下三層。而且這些設(shè)備主要是關(guān)注如何轉(zhuǎn)發(fā)用戶數(shù)據(jù)，并沒有處理用戶的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。我們把這種特征叫“透明轉(zhuǎn)發(fā)”或“透明傳送”。相當(dāng)于它只承載數(shù)據(jù)，不處理數(shù)據(jù)，所以有的地方也叫承載網(wǎng)。大承載網(wǎng)就相當(dāng)于傳輸、IP、接入網(wǎng)的統(tǒng)稱。

前面也講到過，不管是接入網(wǎng)還是骨干網(wǎng)，都不處理業(yè)務(wù)，那到底誰來處理業(yè)務(wù)呢?

用戶只是接入網(wǎng)絡(luò)是不夠的，最終還是要使用業(yè)務(wù)，那訪問什么業(yè)務(wù)，要接到哪里去處理呢?其實上層一定會有一個業(yè)務(wù)處理層，如圖中所示右上角的模塊就屬于業(yè)務(wù)層，它主要是處理、提供、終結(jié)業(yè)務(wù)。

核心網(wǎng)的功能主要是提供用戶連接、對用戶的管理以及對業(yè)務(wù)完成承載，作為承載網(wǎng)絡(luò)提供到外部網(wǎng)絡(luò)的接口，因為它要處理和分發(fā)全網(wǎng)的業(yè)務(wù)，所以通常它處于比較高的平臺位置、相對下層網(wǎng)絡(luò)來看處于更為核心的位置，所以我們稱之為核心網(wǎng)。我們最早的網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)是語音，就是電話業(yè)務(wù)。

倒過來說就是，整個通信網(wǎng)絡(luò)的邏輯架構(gòu)就是：

電腦(手機)>接入網(wǎng)>承載網(wǎng)>核心網(wǎng)>傳輸網(wǎng)>核心網(wǎng)>承載網(wǎng)>接入網(wǎng) >電腦(手機)