新一代SDH/SONET技術

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技術等作了介紹。

關鍵詞　NDH/SONET　GFP　Data over GDH　RPR over SDH　GMPLS-SDH

1、引言

　　SDH/SONET作為一種傳輸技術，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，使網(wǎng)上傳輸?shù)臉I(yè)務得到充分保護，在傳輸網(wǎng)上被大量采用，成為目前光纖網(wǎng)上的骨干傳輸設備。

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

　　近幾年，正當SDH/SONET傳輸技術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的下層結構進行研究和試驗，而且已經(jīng)在操作、維護及網(wǎng)絡收入等方面積累了許多有價值的經(jīng)驗。

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

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，并且只支持數(shù)量有限的業(yè)務接口。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)絡包含大量的網(wǎng)絡設備，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的服務提供商在其每個設備的放置點都需要相應的支路板互連那些提供穿過全網(wǎng)的連接及配置設備間的電路。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)務的發(fā)展，SDH/SONET ADMs技術為應對新業(yè)務的出現(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信號單一過程的復用器/解復用器組成。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)務無需經(jīng)特殊處理而繼續(xù)通過網(wǎng)絡單元。

　　第二代SDH/SONET ADMs包括交叉連接功能，在網(wǎng)絡邊緣，ADM讓載體進行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標記、用戶優(yōu)先權分類、本地業(yè)務復用和橋接等功能。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中的應用

　　GFP是一種可以透明地將各種數(shù)據(jù)信號封裝進現(xiàn)有網(wǎng)絡的開放的通用標準信號適配映射技術。GFP采用類似ATM的自同步定幀技術，簡單靈活，開銷低，帶寬利用率高，標準化程度高，有利于多廠商設備互聯(lián)互通，可以支持各種網(wǎng)絡拓撲，能夠對用戶數(shù)據(jù)實施統(tǒng)計復用，可以更有效地防止誤碼引起的錯幀。GFP還有QoS機制，對應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，便構成了一個超組碼塊(superblock)，N個超級碼塊構成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。這種映射方式適合處理視頻信號這樣的實時業(yè)務以及光纖通路、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。一個通用映射標準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(主要是IP業(yè)務)對于電信的發(fā)展變得越來越重要，電信運營商們認識到，傳統(tǒng)的SDH/SONET設備不能提供高速率、低成本的數(shù)據(jù)業(yè)務，同時要對新設備進行可觀的投資和撤出對現(xiàn)有SDH/SONET設備的投資，顯然，若把SDH/SONET網(wǎng)絡重新組成一個純數(shù)據(jù)網(wǎng)絡不經(jīng)濟，而且純數(shù)據(jù)網(wǎng)絡不能經(jīng)濟地提供現(xiàn)有的傳統(tǒng)業(yè)務(如固定帶寬的租用線和話音業(yè)務)。

　　DoS是一種在SDH/SONET設備節(jié)點能有效率地提供適應各種不同數(shù)據(jù)接口的傳送機制，尤其適應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不同的網(wǎng)絡結構，光網(wǎng)絡傳輸能力將繼續(xù)向可擴展的多業(yè)務平臺方向發(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：虛容器(VC)、鏈路容量調整方案(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不是一種獨立的結構，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)務流在網(wǎng)絡中的每一個節(jié)點進行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，明顯提高了交換處理能力，對分組業(yè)務最佳。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)絡容量來傳遞確保質量的實時TDM業(yè)務，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。總的看，這類技術最適合數(shù)據(jù)業(yè)務量占主導，而TDM業(yè)務量也需要可靠有效支持的應用場合。

　　雖然RPR有許多優(yōu)點，但構建一個單純的RPR網(wǎng)絡也不經(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)絡傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務的帶寬利用效率。

　　SDH/SONET是基于時分復用的針對話音業(yè)務的網(wǎng)絡，所以IEEE802.17標準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層和物理層技術的平滑融合。

　　RPR與SDH/SONET之間的融合子層為服務接口原語和系統(tǒng)分組接口(SPI)信號建立映射關系。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為負載長度域，凈負荷類型域標明負荷區(qū)是用戶數(shù)據(jù)還是客戶管理幀、負荷FCS使用與否，其中低8位是用戶負載標示(UPI)，根據(jù)ITU-T G.7041的規(guī)定，RPR類型的負載標示為(00001010)2。cHEC域、tHEC域分別進行PLI域和凈負荷類型域的校驗，填充一般RPR類型負載不需要進行GFP頭部擴展。當分組起始信號(TSOP)信號有效時開始接收RPR幀作為負荷，當分組結束信號(TEOP)信號有效時結束該幀的封裝。

4、GMPLS-SDH/SONET技術

　　為了對SDH/SONET網(wǎng)絡傳輸技術的支持，通用多協(xié)議標記交換(GMPLS)設計了專用的標簽格式，標簽支持對光纖、波帶、波長甚至時隙的標識。以CR-LDP的TLV格式為例，其標簽項中的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中的標記結構可參閱相關文獻。

5、結束語

　　新一代SDH/SONET技術的出現(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)絡邊緣，可以更靈活有效地支持分組數(shù)據(jù)業(yè)務，增強業(yè)務拓展能力。