新一代SDH/SONET技術(shù)

摘要　從SDH/SONET光傳輸網(wǎng)的現(xiàn)狀出發(fā)，分別對SDH/S0NET ADMs的發(fā)展趨勢、Data over SDH、RPR over SDH及GMPLS-SDH技術(shù)等作了介紹。

關(guān)鍵詞　NDH/SONET　GFP　Data over GDH　RPR over SDH　GMPLS-SDH

1、引言

　　SDH/SONET作為一種傳輸技術(shù)，其優(yōu)點是傳輸速率高，傳輸延時小，可組成自愈環(huán)網(wǎng)絡(luò)，使網(wǎng)上傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)得到充分保護，在傳輸網(wǎng)上被大量采用，成為目前光纖網(wǎng)上的骨干傳輸設(shè)備。

　　但傳統(tǒng)SDH/SONET設(shè)備是針對電路交換業(yè)務(wù)優(yōu)化設(shè)計的，如果傳輸數(shù)據(jù)、圖像等非對稱性或即時業(yè)務(wù)，必然造成帶寬的浪費。同時，傳統(tǒng)SDH/SONET傳輸設(shè)備只提供PDH、SDH/SONET系列速率接口，IP業(yè)務(wù)和圖像業(yè)務(wù)必須經(jīng)PDH、SDH/SONET接口，進(jìn)入SDH/SONET傳輸通道，轉(zhuǎn)換電路層次多，設(shè)備造價高。以傳輸電路交換業(yè)務(wù)為主的SDH/SONET光傳輸網(wǎng)絡(luò)已不能適應(yīng)多業(yè)務(wù)共存的傳輸要求。

　　近幾年，正當(dāng)SDH/SONET傳輸技術(shù)已過時的謠言被過分渲染時，世界上許多通信廠商卻在利用各種傳送載體作為SDH/SONET的下層結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究和試驗，而且已經(jīng)在操作、維護及網(wǎng)絡(luò)收入等方面積累了許多有價值的經(jīng)驗。

　　新一代SDH/SONET技術(shù)主要體現(xiàn)在擁有本地以太網(wǎng)交換和處理功能的ADM、GFP在SDH/SONET中的應(yīng)用及GMPLS-SDH技術(shù)等。

2、新一代SDH/SONET ADMs發(fā)展趨勢

　　傳統(tǒng)的ADM僅僅為處理一種速率的信號作了優(yōu)化，如STM-1、STM-4、STM-16或STM-64，并且只支持?jǐn)?shù)量有限的業(yè)務(wù)接口。但是每種速率都需要自己的ADM、單獨的DXC互聯(lián)它們。這樣不僅成本高昂，而且建網(wǎng)時間長和管理不便。此外，由于傳統(tǒng)的ADM網(wǎng)絡(luò)包含大量的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，管理員必須花費較長的時間和較多的資源來配置電路。例如，擁有STM-16 ADM的服務(wù)提供商在其每個設(shè)備的放置點都需要相應(yīng)的支路板互連那些提供穿過全網(wǎng)的連接及配置設(shè)備間的電路。因此，傳統(tǒng)的ADM已經(jīng)無法滿足日漸增長的數(shù)據(jù)傳輸需求。

　　近幾年，面對數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展，SDH/SONET ADMs技術(shù)為應(yīng)對新業(yè)務(wù)的出現(xiàn)在不斷地向前發(fā)展。

　　第一代SDH/SONET ADMs由匯集各種低速率接口輸入到高速OC-N信號單一過程的復(fù)用器/解復(fù)用器組成。在一個上/下話路站點，只有那些需要被獲取的信號下路或被插入，其它業(yè)務(wù)無需經(jīng)特殊處理而繼續(xù)通過網(wǎng)絡(luò)單元。

　　第二代SDH/SONET ADMs包括交叉連接功能，在網(wǎng)絡(luò)邊緣，ADM讓載體進(jìn)行VC-3/VC-4(STS-1/STS-3)交換。另外，通對SDH/SONET電路增加以太網(wǎng)接口后，使以太網(wǎng)業(yè)務(wù)映射變得簡單和透明。

　　最新一代SDH/SONET ADMs擁有本地以太網(wǎng)交換和處理功能，如VLAN標(biāo)記、用戶優(yōu)先權(quán)分類、本地業(yè)務(wù)復(fù)用和橋接等功能。另外，由于增加了VC功能，改善了被SDH/SONET電路用來運載異步開銷的粒度，使SDH/SONET具有動態(tài)帶寬分配功能。

3、GFP在SDH/SONET中的應(yīng)用

　　GFP是一種可以透明地將各種數(shù)據(jù)信號封裝進(jìn)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的開放的通用標(biāo)準(zhǔn)信號適配映射技術(shù)。GFP采用類似ATM的自同步定幀技術(shù)，簡單靈活，開銷低，帶寬利用率高，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，有利于多廠商設(shè)備互聯(lián)互通，可以支持各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)�，能夠�(qū)τ脩魯?shù)據(jù)實施統(tǒng)計復(fù)用，可以更有效地防止誤碼引起的錯幀。GFP還有QoS機制，對應(yīng)的傳輸層也不限定于SDH，可以是OTN或其它字節(jié)同步的物理通道。GFP的真正價值在于它的多協(xié)議映射能力，為適應(yīng)不同協(xié)議的要求，GFP定義了兩種傳送模式：幀映射(GFP-F)和透明傳輸(GFP-T)。GFP-F是接收一個客戶信號幀后將客戶信號幀完全地映射進(jìn)一個或多個可變長度的GFP幀，支持包顆粒級別的速率適配和復(fù)用，以便實現(xiàn)虛容器級別的流量工程和匯聚。這種映射模式用于需要對輸入PDU進(jìn)行分組級處理的情況，包括以太網(wǎng)MAC幀、PPP/IP分組或MPLS。GFP-T是將8B/1OB塊狀編碼的客戶字符進(jìn)行解碼，然后將得到的碼字(數(shù)據(jù)碼字或控制碼字)映射一個64B/65B塊狀碼，再加上由塊狀碼生成的CRC-16序列，便構(gòu)成了一個超組碼塊(superblock)，N個超級碼塊構(gòu)成GFP凈荷。映射得到的GFP幀可以立即發(fā)送而不必等待整個幀的到達(dá)。這種映射方式適合處理視頻信號這樣的實時業(yè)務(wù)以及光纖通路、企業(yè)系統(tǒng)連接(ESCON)、光纖連接(FICON)等具有固定幀長的塊狀編碼信號格式的存儲域(SAN)業(yè)務(wù)。一個通用映射標(biāo)準(zhǔn)GFP可以替代眾多不同和專用的映射方法，可以適用于任何客戶信號。

　　3.1　Data over SDH/SONET

　　由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(主要是IP業(yè)務(wù))對于電信的發(fā)展變得越來越重要，電信運營商們認(rèn)識到，傳統(tǒng)的SDH/SONET設(shè)備不能提供高速率、低成本的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，同時要對新設(shè)備進(jìn)行可觀的投資和撤出對現(xiàn)有SDH/SONET設(shè)備的投資，顯然，若把SDH/SONET網(wǎng)絡(luò)重新組成一個純數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)不經(jīng)濟，而且純數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)不能經(jīng)濟地提供現(xiàn)有的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)(如固定帶寬的租用線和話音業(yè)務(wù))。

　　DoS是一種在SDH/SONET設(shè)備節(jié)點能有效率地提供適應(yīng)各種不同數(shù)據(jù)接口的傳送機制，尤其適應(yīng)G比特以太網(wǎng)(GbE)。DoS系統(tǒng)能夠在同一個SDH/SONET信道上同時傳送低速話音信號和高速數(shù)據(jù)信號，為電信運營商和業(yè)務(wù)提供商提供了一個競爭平臺。這種寬帶和窄帶相兼容的接入平臺可以適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，光網(wǎng)絡(luò)傳輸能力將繼續(xù)向可擴展的多業(yè)務(wù)平臺方向發(fā)展，在同一個平臺上提供以太網(wǎng)、SDH/SONET和OC-48c/OC-/92c光接口。

　　由此可知，在DoS中，用到了三種技術(shù)：虛容器(VC)、鏈路容量調(diào)整方案(LCAS)和通用成幀規(guī)程(GFP)。

　　3.2　RPR over SDH/SONET

　　為了將以太網(wǎng)擴展到電信級的核心網(wǎng)，需要解決以太網(wǎng)固有的一系列問題，IEEE 802.17彈性分組環(huán)(RPR)就是解決方案之一。RPR不是一種獨立的結(jié)構(gòu)，它既可以工作在同一層的SDH/SONET或Gb/s以太網(wǎng)上，也可以直接工作在裸光纖上作為路由器的線路接口板。RPR簡化了數(shù)據(jù)包處理過程，不必像以太網(wǎng)那樣讓業(yè)務(wù)流在網(wǎng)絡(luò)中的每一個節(jié)點進(jìn)行IP包的拆分重組、實施排隊、整形和處理，而可以將非落地IP包直接前轉(zhuǎn)，明顯提高了交換處理能力，對分組業(yè)務(wù)最佳。RPR的最大特點是采用了一個內(nèi)嵌控制層，從而可以提供很多新的功能。RPR方式可以利用幾乎100%的網(wǎng)絡(luò)容量來傳遞確保質(zhì)量的實時TDM業(yè)務(wù)，倒換時間可以控制在50ms之內(nèi)，這在分組解決方案中是很特殊的。從成本上看，RPR成本介于SDH/SONET和Gb/s太網(wǎng)技術(shù)之間，數(shù)據(jù)接口越多，其成本越接近Gb/s以太網(wǎng)，反之則趨近SDH/SONET�？偟目�，這類技術(shù)最適合數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量占主導(dǎo)，而TDM業(yè)務(wù)量也需要可靠有效支持的應(yīng)用場合。

　　雖然RPR有許多優(yōu)點，但構(gòu)建一個單純的RPR網(wǎng)絡(luò)也不經(jīng)濟。由于RPR能夠支持包括SDH/SONET在內(nèi)的多種物理層，因此，可以把SDH作為RPR的物理層，即實現(xiàn)RPR over SDH/SONET。這樣只需在現(xiàn)有SDH/SONET設(shè)備中增加RPR擴展卡功能，就可以發(fā)揮RPR的優(yōu)勢，大大提高SDH/SONET網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的帶寬利用效率。

　　SDH/SONET是基于時分復(fù)用的針對話音業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，所以IEEE802.17標(biāo)準(zhǔn)中定義了一個融合子層(RS)，用SDH/SONET為RPR提供物理層接口，實現(xiàn)RPR MAC層和物理層技術(shù)的平滑融合。

　　RPR與SDH/SONET之間的融合子層為服務(wù)接口原語和系統(tǒng)分組接口(SPI)信號建立映射關(guān)系。融合子層可以采用GFP和SDH上的鏈路接入規(guī)程(LAPS)這兩種成幀方法，相應(yīng)有兩種融合方案，分別稱為GFP融合子層(GRS)和SDH/SONET融合子層(SRS)。

　　采用GFP封裝RPR幀如圖6所示。PLI為負(fù)載長度域，凈負(fù)荷類型域標(biāo)明負(fù)荷區(qū)是用戶數(shù)據(jù)還是客戶管理幀、負(fù)荷FCS使用與否，其中低8位是用戶負(fù)載標(biāo)示(UPI)，根據(jù)ITU-T G.7041的規(guī)定，RPR類型的負(fù)載標(biāo)示為(00001010)2。cHEC域、tHEC域分別進(jìn)行PLI域和凈負(fù)荷類型域的校驗，填充一般RPR類型負(fù)載不需要進(jìn)行GFP頭部擴展。當(dāng)分組起始信號(TSOP)信號有效時開始接收RPR幀作為負(fù)荷，當(dāng)分組結(jié)束信號(TEOP)信號有效時結(jié)束該幀的封裝。

4、GMPLS-SDH/SONET技術(shù)

　　為了對SDH/SONET網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的支持，通用多協(xié)議標(biāo)記交換(GMPLS)設(shè)計了專用的標(biāo)簽格式，標(biāo)簽支持對光纖、波帶、波長甚至?xí)r隙的標(biāo)識。以CR-LDP的TLV格式為例，其標(biāo)簽項中的LSP-ENC字段指明LSP編碼類型，定義了OC-n(SONET)、STS-n(SDH)、GbE、10GbE、DS1-DS4、E1-E4、J3、J4、VT以及光波長、波帶等類型。

　　SDH/SONET中的每一個TM、ADM、XC好比一個SDH/SONET LSR，兩個SDH/SONET LSRs之間的SDH/SONET通道或電路便成了一條GMPLS LSP。每條SDH/SONET LSP是節(jié)點間的邏輯連接，在此節(jié)點處，客戶層分支信號被適配進(jìn)VC。GMPLS可以控制相鄰捆綁VC(如VC-4-Xc或VC-2-mc)的交換。為建立這樣的一條LSP，需要一種信令協(xié)議來控制每個SDH/SONET LSR沿路通道上的輸入接口、交換矩陣和輸出接口。一條SDH/SONET LSP可以是點對點或點對多點，但不是多點對點。GMPLS為SDH/SONET提供信令和路由功能、SDH/SONET中的標(biāo)記結(jié)構(gòu)可參閱相關(guān)文獻(xiàn)。

5、結(jié)束語

　　新一代SDH/SONET技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展不僅成功地延長了SDH/SONET的使用壽命，而且提供了一個融合的簡化的網(wǎng)絡(luò)邊緣，可以更靈活有效地支持分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，增強業(yè)務(wù)拓展能力。