曾经的Telecomm 2.0

cuc117

如今互联网有一个比较热的概念，叫做WEB2.0，大概意思是说基于用户自己创建内容（User Generated Content）的网站正在引领互联网发展的潮流，并将可能最终颠覆传统的基于网站公司自己采编内容的互联网模式。这听上去似乎有点新鲜，至少在2006年年初还是有点新鲜的。可是WEB2.0这种自下而上的颠覆旧有商业生态系统的类似事件在电信行业已经发生过了，而且这种影响还一直持续到现在。所以按照这个逻辑如今的电信是在向TELECOMM 2.0演进这个事件就是前面提到的第二次电信业产业浪潮-电信的IP化。而电信的IP化的过程，很大程度上就是一个用户网络，用户行为影响传统电信产业发展进程，并最终颠覆掉了电信巨头在时分复用数字通信阶段的产业巨头们合谋设计的发展蓝图。所以我说这个过程具有WEB2.0的特征。这也似乎印证了曾经被视为真理的一个说法：人民，只有人民才是创造历史的真正力量。呵呵。不过在我看来，只有赋予了自由和知识的人民才会是创造历史的真正力量。我的这个理论至少在电信IP化的过程中得到了印证。在电信引入IP之前，也就是前面说的程控交换机时代，是一个什么样的电信业呢？这是一个封闭的，拥有自己行业特定技术体系的，几乎为几个巨头所垄断的，近乎暴利的行业。这个特定的技术体系是那时的电信行业保持自己封闭和相对高利润的重要原因之一(还记得电话初装费3000块的时候吗)。这个技术体系的重要基础就是前面提到的基于数字通信的同步时分复用技术。这个技术最初只是为了传送交换语音信号的。为了把问题尽可能阐述透彻，和大家一起回顾一下这个技术的来龙去脉。因为现在我不方便查书，所以后面说的一些细节有可能不够准确，因为我完全是凭记忆，所以有达人发现有错误，及时告知，我确认了立马就改。故事起源于人们对声音认识的进步，在人们认识到声音是一种波之后，其频率很快也得到了测量。人们发现人的声音一般情况下，其频率是在4K赫兹之下。那么根据采样定律，为了保证无失真的数字化传送，应该以两倍于声音频率进行采样，也就是以8K赫兹采样，按照每次采样编码成8位二进制数字信号计算，那么速度为64kbit/s的二进制码流就能够理论上保证质量的传送。其实这就是各种技术资料上比较常见的64k语音的由来。模拟语音信号数字化，是实现数字通信的第一步，接下来的问题是如何在用户之间建立起一条语音通道，这就是交换机要解决的问题；其次用户之间语音通道的问题解决了，考虑到电话用户的分布非常广袤，语音信号需要进行必要的复用之后进行传输，这就是接入设备和传输设备所要解决的问题。接入设备直接面向用户，除了要完成前面讲到的模拟语音信号的数字化之外，还要完成所谓复用功能，也就是把多路语音复用成一路，复用的目的是为了交换和传输的方便和高效。复用的方法可以有很多种选择，比如时分复用，频分复用，统计复用等。因为64kbit/s语音信号流产生的基础是以固定频率（8kHz）对模拟话音信号进行采样，所以采用同步时分复用是比较自然的选择。所以这个时候同步时分复用就成为交换和传输的技术基础。同步时分复用技术的第一个关键点是，复用都是在同步的基础上完成的，也就是说不管复用多少条语音链路，都要保持相同的时钟频率。说通俗点，复用是以统一的节奏完成的。按照我们国家所遵循的欧洲标准，64kbit/s的语音首先要复用到E1，也就是2.048Mbit/s。同步时分复用的第二个关键点在于，复用的过程是以时分的方式进行的，换句话说复用的基本思想是周期性地（以8k赫兹为频率）为每一路语音分配固定的时间片段（就是一段固定的时间）用于信号传送，而每一次传送n个（对于欧洲和中国n=32）时间片段，用于传送n路语音。呵呵，好像很绕。确实很多概念，特别是科学技术上的概念难以理解。不过我的感觉是，很多情况，实际上可能是大多数情况都主要是因为语言的无能。人类语言（至少汉语）缺乏能够描述那些抽象的，有空间感概念的能力。而施教者往往又一个劲的语言描述，结果越描越糊涂。对于前面说的时分复用的概念，我画了个图，这样表述也许能清楚些。


从上面这个图是以欧洲和中国标准为例，来呈现一路64kbit/s的语音信号，如何复用成2M。图中呈现的是一秒钟内的信号传送的情况。在这一秒种内传送的比特位数，就是传输的速度。按照上面这个图，这个速度可以有两个计算方法，我觉得这个计算方法能够体现出时分复用的原理，第一种方法图中上部的点划线，他代表了一个语音通道，一个64kbit/s的语音通道。为什么？因为看下面的波形，频率是8kHz，换言之每秒传送8000次，一个语音通道每次传多少呢，从图上可以看出每次传8比特，8x8000=64000=64kbit。这是在一秒钟内传送的，速度自然就是64kbit/s了。从图上可以看出，该时分复用过程同时传送32个语音通道（32个时隙），那么总传送速率就是64kbit/s X 32 = 2048kbit/s=2.048M，就是我们熟知的E1速率了。不过E1并不是每一个时隙都是语音通道，第一个和中间的分别用做同步和信令，这里就不详细说了。另外一个计算方法就是先算每一个节拍内传送了多少位，显然根据上面的图8x32=256bit，这总共256位就构成了传送的最小单位，也就是一个帧。在这里就是E1帧。那么一秒种传送多少个这样的E1帧呢，根据图中所示8000帧。那么256X8000=2048000bit=2.048M。一秒钟传这么多位就是E1的标准速率2.048bit/s。这就是一路普通数字化的语音信号的基本复用过程。这也是交换机功能实现的基本原理。而为了实现更大容量的传输，以E1为基础还要向更高速率复用，典型的复用方式就是SDH（美国标准是SONET），目前商用设备能够复用到10Gbit/s的传送速率。