下一代SDH技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用分析(上)

摘要　隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的SDH技術(shù)將逐漸朝著下一代SDH的方向演進(jìn)。本文首先介紹了下一代SDH多業(yè)務(wù)化、智能化以及更高傳輸容量等一系列發(fā)展特點(diǎn)，接著對(duì)其所涉及的虛級(jí)聯(lián)、LCAS、封裝、網(wǎng)絡(luò)管理等關(guān)鍵技術(shù)及下一代SDH標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展等方面的相關(guān)情況進(jìn)行了必要論述，最后詳細(xì)介紹了基于下一代SDH的以太網(wǎng)、ATM、ASON方面的各種應(yīng)用解決方案及其在互聯(lián)互通方面的研究。

一、概述

　　從20世紀(jì)末以來(lái)，SDH技術(shù)已經(jīng)成為國(guó)家通信基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)重點(diǎn)，近年來(lái)，植根于SDH技術(shù)上的新技術(shù)層出不窮。因此，在“十一五”規(guī)劃前期預(yù)研課題中突出“下一代SDH技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析”，對(duì)于充分利用網(wǎng)絡(luò)中的已有投資，進(jìn)一步提升國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的領(lǐng)先地位都有著重要意義。

　　未來(lái)幾年內(nèi)，SDH將向多業(yè)務(wù)承載能力、智能化和更高的傳輸容量這三個(gè)方面發(fā)展。

　　1.更豐富的多業(yè)務(wù)承載能力

　　隨著電信運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，網(wǎng)絡(luò)需要承載的業(yè)務(wù)類(lèi)型大幅增加。如何在單一的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)多類(lèi)型業(yè)務(wù)的有效承載，成為了人們廣泛關(guān)注的問(wèn)題，并由此產(chǎn)生出一個(gè)新的技術(shù)概念？多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)(MSTP)。在國(guó)內(nèi)當(dāng)前實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，應(yīng)用最普遍的是基于SDH的多業(yè)務(wù)傳送平臺(tái)MSTP。

　　基于SDH的MSTP的基本思想是在傳統(tǒng)的SDH傳輸平臺(tái)上，將SDH對(duì)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的有效承載和網(wǎng)絡(luò)二層甚至三層技術(shù)所具有的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)處理能力有機(jī)結(jié)合起來(lái)，以增強(qiáng)傳送節(jié)點(diǎn)對(duì)多類(lèi)型業(yè)務(wù)的綜合承載能力。在當(dāng)前實(shí)際的設(shè)備開(kāi)發(fā)和應(yīng)用中，如何有效地承載以太網(wǎng)業(yè)務(wù)是關(guān)注的重點(diǎn)。為滿足客戶層對(duì)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)性能日益增長(zhǎng)的要求，當(dāng)前新的研究重點(diǎn)己集中在將多協(xié)議標(biāo)簽交換(MPLS)和彈性分組環(huán)(RPR)等技術(shù)內(nèi)嵌入MSTP中，并和已有技術(shù)有效配合，共同提高以太網(wǎng)的業(yè)務(wù)性能及其組網(wǎng)應(yīng)用能力。

　　2.更強(qiáng)大的傳送智能

　　具有更高的智能也是基于SDH的MSTP的一個(gè)重要的發(fā)展方向。智能化的光傳輸技術(shù)ASON則可進(jìn)一步將客戶層網(wǎng)絡(luò)對(duì)帶寬需求的變化和節(jié)點(diǎn)的帶寬調(diào)整動(dòng)作關(guān)聯(lián)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)基于SDH的MSTP節(jié)點(diǎn)的帶寬按需分配。

　　智能光網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢(shì)，但它在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用將是一個(gè)逐步演進(jìn)的過(guò)程。目前，能夠部分支持ASON的智能光節(jié)點(diǎn)已經(jīng)開(kāi)始逐步應(yīng)用于電信網(wǎng)絡(luò)。從實(shí)際進(jìn)展情況看，ASON大規(guī)模應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)各層面還需要一定時(shí)間，它將首先在長(zhǎng)途骨干網(wǎng)以及城域網(wǎng)的骨干層中得到應(yīng)用，進(jìn)而逐步向網(wǎng)絡(luò)邊緣滲透。

　　3.更高的傳輸容量

　　從過(guò)去20多年的電信發(fā)展過(guò)程來(lái)看，光纖通信的發(fā)展始終在按照TDM方式進(jìn)行，高比特率系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益大致按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。目前，10Gbit/s系統(tǒng)已開(kāi)始在各運(yùn)營(yíng)商的骨干網(wǎng)絡(luò)中大量使用，一些設(shè)備制造商的實(shí)驗(yàn)室已開(kāi)發(fā)出40Gbit/s系統(tǒng)。

　　從網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用看，10Gbit/s接口的路由器已經(jīng)問(wèn)世，為了提高核心網(wǎng)的效率和功能，希望單波長(zhǎng)內(nèi)能處理多個(gè)數(shù)字連接，因此核心網(wǎng)的單波長(zhǎng)速率向40bit/s方向演進(jìn)是合乎邏輯的。從實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，40Gbit/s在節(jié)點(diǎn)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和系統(tǒng)的性能價(jià)格比等方面還存在一定的問(wèn)題，因此短期內(nèi)規(guī)模應(yīng)用的可能性不大。

　　總之，網(wǎng)絡(luò)發(fā)展導(dǎo)致傳輸網(wǎng)與業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)系越來(lái)越緊密，MSTP在借鑒數(shù)據(jù)網(wǎng)、交換網(wǎng)等行之有效的技術(shù)基礎(chǔ)上，將傳送和業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)緊密結(jié)合，可靈活的滿足多種業(yè)務(wù)信號(hào)的傳輸要求。因此，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，MSTP將依然是國(guó)內(nèi)城域傳輸網(wǎng)建設(shè)的主流技術(shù)。

二、新一代SDH的特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)

　　(一)新一代SDH節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)

　　1.級(jí)聯(lián)與虛級(jí)聯(lián)

　　隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多不同類(lèi)型的應(yīng)用需要由SDH傳送網(wǎng)絡(luò)承載。但是，大量新的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)所需的傳送帶寬不能和SDH的標(biāo)準(zhǔn)虛容器(VC，Virtual Container)有效匹配。為了使SDH網(wǎng)絡(luò)能夠更高效的承載某些速率類(lèi)型的業(yè)務(wù)，尤其是寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，需要采用VC級(jí)聯(lián)。

　　VC級(jí)聯(lián)的概念是在ITU-T G.7070中定義的，分為相鄰級(jí)聯(lián)和虛級(jí)聯(lián)兩種。SDH中用來(lái)承載以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的各個(gè)VC在SDH的幀結(jié)構(gòu)中是連續(xù)的，共用相同的通道開(kāi)銷(xiāo)(POH)，此種情況稱(chēng)為相鄰級(jí)聯(lián)，有時(shí)也直接簡(jiǎn)稱(chēng)為級(jí)聯(lián)。SDH中用來(lái)承載以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的各個(gè)VC在SDH的幀結(jié)構(gòu)中是獨(dú)立的，其位置可以靈活處理，此種情況稱(chēng)為虛級(jí)聯(lián)。通過(guò)級(jí)聯(lián)和虛級(jí)聯(lián)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)以太網(wǎng)帶寬和SDH虛通道之間的速率適配。尤其是虛級(jí)聯(lián)技術(shù)，可以將從VC-4到VC-12等不同速率的小容器進(jìn)行組合利用，能夠做到非常小的顆粒帶寬調(diào)節(jié)。虛級(jí)聯(lián)技術(shù)的特點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)了使用SDH經(jīng)濟(jì)有效地提供合適大小的信道給數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，避免了帶寬的浪費(fèi)，這也是虛級(jí)聯(lián)技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)。

　　2.鏈路容量調(diào)整方案(LCAS)

　　鏈路容量調(diào)整方案(LCAS)是在ITU-T G.7042中定義的一種可以在不中斷數(shù)據(jù)流的情況下動(dòng)態(tài)調(diào)整虛級(jí)聯(lián)個(gè)數(shù)的功能，它所提供的是平滑地改變傳送網(wǎng)中虛級(jí)聯(lián)信號(hào)帶寬以自動(dòng)適應(yīng)業(yè)務(wù)帶寬需求的方法。

　　LCAS是一個(gè)雙向的協(xié)議，它通過(guò)實(shí)時(shí)地在收發(fā)節(jié)點(diǎn)之間交換表示狀態(tài)的控制分組來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整業(yè)務(wù)帶寬。控制分組所能表示的狀態(tài)有固定、增加、正常、EOS(表示這個(gè)VC是虛級(jí)聯(lián)信道的最后一個(gè)VC)、空閑和不使用6種。LCAS可以將有效凈負(fù)荷自動(dòng)映射到可用的VC上，從而實(shí)現(xiàn)帶寬的連續(xù)調(diào)整，不僅提高了帶寬指配速度，對(duì)業(yè)務(wù)無(wú)損傷，而且當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以動(dòng)態(tài)調(diào)整系統(tǒng)帶寬，無(wú)須人工介入。

　　3.MPLS以及RPR

　　為了能夠在以太網(wǎng)業(yè)務(wù)中更好地引入QoS，在以太網(wǎng)和SDH/SONET之間引入了一個(gè)智能適配層。智能適配層的實(shí)現(xiàn)技術(shù)主要有MPLS和RPR兩種。

　　MPLS技術(shù)通過(guò)LSP標(biāo)簽棧突破了VLAN在核心節(jié)點(diǎn)的4096地址空間限制，并可以為以太網(wǎng)QoS、SLA增強(qiáng)和網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化利用提供很好的支持。而RPR技術(shù)為全分布式接入，提供快速分組環(huán)保護(hù)，支持動(dòng)態(tài)帶寬分配、空間重用和額外業(yè)務(wù)。顯然，針對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境和以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的流量模式，內(nèi)嵌MPLS與內(nèi)嵌RPR的MSTP各有優(yōu)缺點(diǎn)。綜合兩種技術(shù)共同實(shí)現(xiàn)對(duì)以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的處理是一種可以考慮的方法。

　　(二)以太網(wǎng)封裝協(xié)議

　　目前，MSTP傳送以太網(wǎng)幀的協(xié)議主要有3種：PPP、LAPS和GFP。LAPS(Link Access Procedure-SDH)和GFP(General Frame Protoco1)是其中應(yīng)用前景較好的適配協(xié)議。

　　LAPS是由武漢郵電科學(xué)研究院提出的第一個(gè)ITU-T EoS標(biāo)準(zhǔn)X.86。該方案采用ITU-TX.85標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的LAPS協(xié)議作為以太網(wǎng)MAC層與物理層的SDH之間的數(shù)據(jù)鏈路適配層。GFP是在ITU-T G.7041中定義的一種鏈路層標(biāo)準(zhǔn)，它采用了與ATM技術(shù)相似的幀定界方式，利于多廠商設(shè)備互聯(lián)互通。GFP引進(jìn)了多服務(wù)等級(jí)的概念，實(shí)現(xiàn)了用戶數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)復(fù)用和QoS功能。GFP采用不同的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)封裝方法對(duì)不同的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，包括GFP-F和GFP-T兩種方式，從而既可以在字節(jié)同步的鏈路中傳送長(zhǎng)度可變的數(shù)據(jù)包，又可以傳送固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)塊，是一種簡(jiǎn)單而又靈活的數(shù)據(jù)適配方法。

　　(三)MSTP的網(wǎng)絡(luò)管理

　　MSTP網(wǎng)絡(luò)管理完成標(biāo)準(zhǔn)管理信息的交換及故障管理、性能管理、配置管理、安全管理、計(jì)費(fèi)管理。由于MSTP設(shè)備具有較強(qiáng)的多業(yè)務(wù)承載能力，MSTP-EMS和MSTP-NMS所包含的管理功能可以分別在邏輯上分成SDH傳送管理層和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)管理層兩個(gè)層次。SDH傳送管理層主要包含傳統(tǒng)SDH傳送網(wǎng)絡(luò)所需要的各項(xiàng)管理功能，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)管理層主要包含MSTP實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)承載后，作為業(yè)務(wù)提供網(wǎng)絡(luò)所需的各項(xiàng)業(yè)務(wù)管理功能。

　　(四)動(dòng)態(tài)帶寬分配

　　如何提高SDH帶寬分配的靈活性，一直是人們十分關(guān)注的問(wèn)題。通過(guò)綜合采用前面介紹的各項(xiàng)新技術(shù)(虛級(jí)聯(lián)、LCAS、GFP/LAPS)，配合以日趨成熟的ASON標(biāo)準(zhǔn)所定義的控制平面智能，能夠?qū)崿F(xiàn)SDH帶寬的動(dòng)態(tài)按需分配(BoD，Bandwidth on Demand)。

　　SDH帶寬的按需分配可以采用分布控制或集中控制兩種不同的實(shí)現(xiàn)方法。分布控制的實(shí)現(xiàn)方法中，通路的建立需要基于標(biāo)準(zhǔn)的UNI接口和使用GMPLS協(xié)議；集中控制實(shí)現(xiàn)方法則需要使用網(wǎng)管系統(tǒng)(網(wǎng)元管理系統(tǒng)EMS/網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)NMS)完成網(wǎng)絡(luò)控制。