在城域網(wǎng)中充分利用帶寬

　　隨著資本投入的又一次升溫，重大投資都用于能夠在短距離網(wǎng)絡(luò)上高效地匯聚和傳輸各種業(yè)務(wù)的技術(shù)上了。因?yàn)閷?duì)于網(wǎng)絡(luò)的接入和匯聚部分，網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率關(guān)鍵在于帶寬的利用率；當(dāng)然對(duì)于任何網(wǎng)絡(luò)來(lái)說帶寬利用率都是很重要的，但是對(duì)于城域網(wǎng)尤其重要，因?yàn)槌怯蚓W(wǎng)要交換不同容量的接入信道，要終結(jié)、匯聚和傳送各種協(xié)議的業(yè)務(wù)流。

　　傳統(tǒng)上，當(dāng)SONET/SDH作為公共網(wǎng)絡(luò)上的傳輸主導(dǎo)技術(shù)時(shí)，以太網(wǎng)主要用于中心局內(nèi)設(shè)備的互連和用戶網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部連接。MPLS IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和SONET/SDH承載以太網(wǎng)的技術(shù)可以將本地以太網(wǎng)業(yè)務(wù)直接映射到骨干網(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)了終端業(yè)務(wù)匯聚和骨干網(wǎng)傳送之間的平滑過渡（圖1）。

圖1 路由器和交換機(jī)連接SONET/SDH傳送網(wǎng)的方式將從SONET/SDH分組傳輸向更便宜的以太網(wǎng)連接演進(jìn)。上層協(xié)議將不會(huì)受這種變化的影響。

　　在向IP/MPLS網(wǎng)絡(luò)過渡時(shí)，業(yè)務(wù)提供商需要更靈活的機(jī)制，既能將越來(lái)越復(fù)雜的各種業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移到IP/MPLS網(wǎng)絡(luò)上，又無(wú)需徹底放棄現(xiàn)有的SONET/SDH資產(chǎn)。許多現(xiàn)有的業(yè)務(wù)提供商由于對(duì)高利潤(rùn)的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)大規(guī)模地轉(zhuǎn)移到IP/MPLS融合網(wǎng)絡(luò)上有所擔(dān)心，他們寧愿直接在光傳送網(wǎng)上運(yùn)行語(yǔ)音電路和出租線路。因此，像多業(yè)務(wù)提供平臺(tái)這樣的新一代系統(tǒng)也必須將用戶的業(yè)務(wù)流完整地映射到SONET/SDH和DWDM傳送網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)保持粒度、靈活性和業(yè)務(wù)質(zhì)量不變。

　　通用協(xié)議和端口

　　也許能夠在任意端口、任意時(shí)間處理任意協(xié)議并能夠動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)接入信道的大小的系統(tǒng)和線卡才是最終的解決方案。如此，不僅端口和線卡的靈活性提高了，而且整個(gè)系統(tǒng)的利用率也大大提升了。使用了這種通用的線卡，運(yùn)營(yíng)商不用再為特定的LAN或SAN協(xié)議（如GbE、FC或者是Escon）修改線卡，而是可以用軟件配置端口來(lái)滿足用戶的需求。

　　通用的多功能可編程線卡給設(shè)備制造商和運(yùn)營(yíng)商都帶來(lái)了重要的好處：因?yàn)樾枰�設(shè)計(jì)和支持的線卡結(jié)構(gòu)很少，線卡制造商可以更好地利用他們的研發(fā)資源、縮短產(chǎn)品上市時(shí)間和優(yōu)化庫(kù)存管理。運(yùn)營(yíng)商也可以縮減備件庫(kù)存，同時(shí)因?yàn)椴辉傩枰�技術(shù)人員去現(xiàn)場(chǎng)和上門安裝，還可以削減很多運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。

　　另外，由于向IP網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)移時(shí)仍然保留了原有的時(shí)分復(fù)用功能，運(yùn)營(yíng)商可以將接入端的SONET/SDH凈荷與用戶的帶寬需求適當(dāng)匹配，而不用考慮后端的傳輸方式。

　　要實(shí)現(xiàn)任意端口能夠處理任意協(xié)議的目標(biāo)，需要各種相關(guān)技術(shù)的協(xié)調(diào)配合。包括網(wǎng)絡(luò)處理器、業(yè)務(wù)管理軟件、交換機(jī)和復(fù)用器等都需要在一起協(xié)調(diào)地工作。多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中充分利用帶寬的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是，在多協(xié)議映射設(shè)備中使用虛級(jí)聯(lián)。

　　多協(xié)議匯聚

　　當(dāng)每張線卡的所有線路接口都具有多協(xié)議虛級(jí)聯(lián)映射功能時(shí)，運(yùn)營(yíng)商就能利用高容量傳輸管道的全部帶寬，靈活地為最終用戶提供大粒度的業(yè)務(wù)。例如，很多用戶的STS-1或STS-3信道就能夠級(jí)聯(lián)起來(lái)在OC-48或OC-192信道中傳送，這樣就不會(huì)浪費(fèi)任何可用的帶寬。

　　使用虛級(jí)聯(lián)技術(shù)可以將很大范圍內(nèi)的居民和企業(yè)用戶的接入業(yè)務(wù)匯聚到城域網(wǎng)（圖2）。在城域骨干網(wǎng)的短距離傳輸環(huán)中也可以采用虛級(jí)聯(lián)在整個(gè)城域網(wǎng)內(nèi)映射用戶信道，這樣就不用轉(zhuǎn)換協(xié)議了。

圖2虛級(jí)聯(lián)可以調(diào)整SONET/SDH凈荷以適應(yīng)特定數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的帶寬要求。封裝進(jìn)虛級(jí)聯(lián)通道中的數(shù)據(jù)可以在SONET/SDH城域/接入網(wǎng)以及長(zhǎng)途網(wǎng)中順利地傳送。

　　成功實(shí)現(xiàn)虛級(jí)聯(lián)的兩個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)是減少等候時(shí)間和控制時(shí)延差。消除時(shí)延差是非常關(guān)鍵的，因?yàn)樘摷?jí)聯(lián)通道中的多條路徑的信號(hào)具有不同的時(shí)延。控制等候時(shí)間也是很重要的，特別是網(wǎng)絡(luò)要同時(shí)傳送對(duì)延遲敏感的業(yè)務(wù)（如數(shù)字視頻廣播、IP電話）和對(duì)延遲不太敏感的業(yè)務(wù)（如FC、Escon、GbE）時(shí)。

　　虛級(jí)聯(lián)通道中的每個(gè)路徑都需要消除一定的時(shí)延。補(bǔ)償時(shí)延的存儲(chǔ)器的大小要看每個(gè)路徑的路由是否相同。路由相同則存儲(chǔ)器較小，路由不同則存儲(chǔ)器較大。但是如果強(qiáng)制虛級(jí)聯(lián)通道使用相同路由則可能限制了虛級(jí)聯(lián)的靈活性。設(shè)計(jì)者需要提供既支持相同路由又支持不同路由的虛級(jí)聯(lián)能力。因此，最佳的虛級(jí)聯(lián)時(shí)延補(bǔ)償方法是在芯片上使用少量?jī)?nèi)存，再使用便宜的DDR SDRAM作為外部存儲(chǔ)器。

　　對(duì)于相同路由的路徑，時(shí)延差主要是由各種SONET/SDH網(wǎng)元中的處理器產(chǎn)生的。光纖本身產(chǎn)生的時(shí)延可以忽略不計(jì)。歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)研究所的一項(xiàng)分析顯示，每個(gè)處理器的延遲可達(dá)10個(gè)字節(jié)。在相對(duì)較長(zhǎng)的環(huán)內(nèi)，正負(fù)時(shí)延相加大致在5個(gè)字節(jié)左右。這意味著每個(gè)虛級(jí)聯(lián)映射設(shè)備只要有90個(gè)字節(jié)的內(nèi)存，就可以在城域SONET/SDH或2000-3000公里的DWDM環(huán)上有效地開展同路由虛級(jí)聯(lián)業(yè)務(wù)。即使網(wǎng)絡(luò)中有大量不同路由的路徑，經(jīng)驗(yàn)顯示只要少量芯片外存儲(chǔ)器就足以消除時(shí)延了。例如，15毫秒時(shí)延補(bǔ)償存儲(chǔ)器（128M DDR SRAM）足以補(bǔ)償3000公里不同路由的路徑的時(shí)延差。

　　最有效的方法就是，用先進(jìn)的多協(xié)議虛級(jí)聯(lián)映射設(shè)備直接與光設(shè)備或前向糾錯(cuò)設(shè)備相連。虛級(jí)聯(lián)映射器與光轉(zhuǎn)發(fā)器和波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器/合波器一起工作，將不同協(xié)議的客戶信號(hào)（GbE、FC、Escon、Ficon、DVB）直接送入10G波分復(fù)用光網(wǎng)絡(luò)中（圖3）。

圖3傳統(tǒng)的DWDM系統(tǒng)為每個(gè)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)或端口分配一個(gè)波長(zhǎng)。虛級(jí)聯(lián)映射設(shè)備可以將10個(gè)不同的端口匯聚到一個(gè)波長(zhǎng)上。用前向糾錯(cuò)器件進(jìn)一步提高了可靠性。

　　通過在每塊線卡的每個(gè)端口上都能提供多協(xié)議業(yè)務(wù)以及使用虛級(jí)聯(lián)，服務(wù)提供商可以充分利用帶寬。逐步遞增的TDM時(shí)隙可以滿足用戶的實(shí)際需求，不需要重新配置或者安裝新的物理電路。在接入端，使用鏈路容量調(diào)整方案，服務(wù)提供商只要通過增加時(shí)隙動(dòng)態(tài)地增加帶寬就可以適應(yīng)用戶帶寬需求的增長(zhǎng)。在網(wǎng)絡(luò)端，運(yùn)營(yíng)商可以用足SONET/SDH或DWDM的帶寬，不用再為業(yè)務(wù)的變化付出代價(jià)，也不用再為協(xié)議的增加或改變而重新配置網(wǎng)絡(luò)。

Armin Schulz是Applied Micro Circuits Corp.高級(jí)產(chǎn)品營(yíng)銷經(jīng)理，Bob Brand是AMCC高級(jí)方案規(guī)劃師。

譯自《Lightwave》04年6月1頁(yè)《Maximizing bandwidth utilization in access, aggregation, short-haul》

作者：作者：Armin Schulz, Bob Brand 來(lái)源：《Lightwave》