??? 摘? 要: 通過(guò)SDH網(wǎng)絡(luò)傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)(Ethernet over SDH)是一種新涌現(xiàn)的寬帶數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。由于以太網(wǎng)和SDH凈荷的速率不匹配,因此當(dāng)采用現(xiàn)有技術(shù)將以太網(wǎng)幀向SDH幀映射時(shí),往往要使用較大的SDH容器,從而造成傳輸帶寬的浪費(fèi)。采用SDH虛級(jí)聯(lián)" title="級(jí)聯(lián)">級(jí)聯(lián)技術(shù)可為千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)辟大小合適的SDH通道,不但可以提高SDH網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率而且可以動(dòng)態(tài)地分配帶寬資源。?
關(guān)鍵詞: 同步數(shù)字體制(SDH)? 虛級(jí)聯(lián)? 以太網(wǎng)?
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隨著1000MHz以太網(wǎng)技術(shù)的逐步成熟以及10GHz以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的即將問(wèn)世,以太網(wǎng)技術(shù)正由局域網(wǎng)技術(shù)擴(kuò)展為城域網(wǎng)(MAN)和廣域網(wǎng)(WAN)技術(shù)。但以太網(wǎng)的性能監(jiān)視和故障定位能力較弱,為了彌補(bǔ)這些缺陷,充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施,目前網(wǎng)絡(luò)提供商正試圖利用現(xiàn)有的SDH光網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳送以太網(wǎng)數(shù)據(jù)(EOS)。但是,由于以太網(wǎng)和SDH的標(biāo)稱(chēng)速率并不完全匹配,當(dāng)將以太網(wǎng)幀向SDH幀映射的時(shí)候,往往要使用較大的SDH容器,從而造成傳輸帶寬的浪費(fèi)。例如,傳輸一個(gè)千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)往往需要一個(gè)完整的2.5Gbps的SDH傳輸通道" title="傳輸通道">傳輸通道,這無(wú)疑會(huì)造成巨大的帶寬浪費(fèi)。理論上,可使用SDH級(jí)聯(lián)技術(shù)構(gòu)造大小合適的SDH傳輸通道,來(lái)傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù),但不幸的是很多現(xiàn)有的SDH網(wǎng)絡(luò)并不支持級(jí)聯(lián)處理,而要更新這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)施代價(jià)太大。因此這種級(jí)聯(lián)傳輸方法目前并不現(xiàn)實(shí)。?
本文采用多個(gè)虛級(jí)聯(lián)的SDH虛容器(VC-3)為千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)流開(kāi)辟大小合適的SDH傳輸通道,配合使用鏈路容量調(diào)整配置(LCAS)技術(shù),不僅可以提高傳輸帶寬的利用率,而且可以動(dòng)態(tài)地分配帶寬資源。?
1 SDH虛級(jí)聯(lián)的基本原理?
虛級(jí)聯(lián)是指用來(lái)組成SDH通道的多個(gè)虛容器(VC-n)之間并沒(méi)有實(shí)質(zhì)的級(jí)聯(lián)關(guān)系,它們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)中被分別處理獨(dú)立傳送,只是它們所傳的數(shù)據(jù)具有級(jí)聯(lián)關(guān)系。這種數(shù)據(jù)的級(jí)聯(lián)關(guān)系在數(shù)據(jù)進(jìn)入容器之前即作好標(biāo)記,待各個(gè)VC-n的數(shù)據(jù)到達(dá)目的終端后,再按照原定的級(jí)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行重新組合。SDH級(jí)聯(lián)傳送需要每個(gè)SDH網(wǎng)元都有級(jí)聯(lián)處理功能,而虛級(jí)聯(lián)傳送只需要終端設(shè)備具有相應(yīng)的功能即可,因此易于實(shí)現(xiàn)。?
如圖1所示,使用虛級(jí)聯(lián)技術(shù)可以將一個(gè)完整的客戶帶寬分割開(kāi),映射到多個(gè)獨(dú)立的VC-n中進(jìn)行傳輸,然后由目的終端將這些VC-n重新組合成完整的客戶帶寬。?
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包含X個(gè)VC-3的虛級(jí)聯(lián)通道可以用VC-3-Xv來(lái)表示。如圖2所示,VC-3-Xv提供一個(gè)由X個(gè)C-3容器構(gòu)成的凈荷域,X個(gè)C-3被映射在組成VC-3-Xv的X個(gè)VC-3里。每個(gè)VC-3都有各自的通道開(kāi)銷(xiāo)(POH),其中POH中的H4字節(jié)用來(lái)做虛級(jí)聯(lián)處理的序列指示(SQ)和復(fù)幀指示(MFI),以下將詳細(xì)說(shuō)明。?
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VC-3加上段開(kāi)銷(xiāo)(SOH)即可構(gòu)成完整的STS-1信道,因此X個(gè)虛級(jí)聯(lián)的STS-1可表示為STS-1-Xv。由于STS-1-Xv中每一個(gè)STS-1信道的數(shù)據(jù)可能在網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立傳輸,各個(gè)STS-1信道的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)傳輸后會(huì)存在不同的傳輸延遲。因此,當(dāng)STS-1-Xv中各個(gè)STS-1信道的數(shù)據(jù)到達(dá)目的終端時(shí),必須先對(duì)它們之間的時(shí)延差進(jìn)行補(bǔ)償,經(jīng)過(guò)重新同步定位后,重構(gòu)一個(gè)與發(fā)送時(shí)相同的凈荷域。凈荷重構(gòu)的信息由H4字節(jié)攜帶,H4的編碼結(jié)構(gòu)如表1所示。?
MFI用來(lái)指示各個(gè)虛級(jí)聯(lián)的STS-1數(shù)據(jù)幀" title="數(shù)據(jù)幀">數(shù)據(jù)幀之間的相位關(guān)系(時(shí)延差)。在H4字節(jié)中,MFI由兩級(jí)編碼構(gòu)成,對(duì)應(yīng)地有兩級(jí)MFI。第一級(jí)MFI由H4的低4位(0～3 位)構(gòu)成,隨著每一個(gè)基本幀的到來(lái),第一級(jí)MFI由0增加到15;第二級(jí)MFI有8比特,這8比特分別由第一級(jí)MFI的第0幀和第1幀的高4位(4～7位)構(gòu)成。這樣,一個(gè)復(fù)幀共由4096個(gè)基本幀構(gòu)成,復(fù)幀周期為512ms,因此可以表示256ms內(nèi)的相位差。?
SQ用來(lái)指示各個(gè)虛級(jí)聯(lián)的STS-1信道在STS-1-Xv中排列順序。每個(gè)STS-1都有一個(gè)固定的SQ,STS-1-Xv中第一個(gè)傳送的STS-1信道的SQ為0,以此類(lèi)推,第X個(gè)傳送的STS-1信道的SQ為(X-1)。SQ有8比特,這8比特由第14和第15幀中H4的高4位(4～7位)構(gòu)成,8比特一共可以表示256個(gè)STS-1信道。?
2 SDH虛級(jí)聯(lián)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)?
本節(jié)依據(jù)虛級(jí)聯(lián)的基本原理,實(shí)現(xiàn)千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)在2.5Gbps速率的SDH網(wǎng)絡(luò)中的虛級(jí)聯(lián)傳輸。虛級(jí)聯(lián)處理包括發(fā)送端虛級(jí)聯(lián)處理(TVCP)和接收端虛級(jí)聯(lián)處理(RVCP)兩部分。?
2.1 發(fā)送端虛級(jí)聯(lián)處理?
TVCP實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)在SDH物理通道中的映射以及虛級(jí)聯(lián)復(fù)幀指示和序列指示的處理。?
??? 圖3中通用封幀處理器(GFP)負(fù)責(zé)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的封裝和定界。以太網(wǎng)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)GFP處理后,可被稱(chēng)為以太網(wǎng)邏輯數(shù)據(jù)。虛線框部分為發(fā)端虛級(jí)聯(lián)處理模塊(TVCM)。TVCM的核心是一個(gè)復(fù)制機(jī),它將以太網(wǎng)邏輯數(shù)據(jù)從輸入緩存器移入輸出緩存器,在這個(gè)過(guò)程中將以太網(wǎng)邏輯數(shù)據(jù)映射到SDH通道中對(duì)應(yīng)的STS-1信道。映射的控制基于虛級(jí)聯(lián)配置器中的可編程信息,這些信息包括為以太網(wǎng)邏輯數(shù)據(jù)分配的SDH帶寬(STS-1信道數(shù)目)以及以太網(wǎng)邏輯數(shù)據(jù)在SDH數(shù)據(jù)幀中的時(shí)隙位置(STS-1信道號(hào))。SDH通道開(kāi)銷(xiāo)處理器主要完成各個(gè)虛級(jí)聯(lián)STS-1信道數(shù)據(jù)幀中MFI值和SQ值計(jì)算,以及H4字節(jié)的編碼和插入,其方法已經(jīng)在虛級(jí)聯(lián)基本原理中說(shuō)明。?
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2.5Gbps速率的SDH傳輸通道共有48個(gè)STS-1信道,由于C-3的容量為44.73Mbit,因此一個(gè)千兆以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)至多占用22個(gè)STS-1信道,剩余信道可以用來(lái)傳輸其它業(yè)務(wù),因此虛級(jí)聯(lián)技術(shù)提高了傳輸帶寬的利用率。另外,由于只需利用LCAS協(xié)議改變虛級(jí)聯(lián)配置器中的可編程信息,就可以動(dòng)態(tài)地調(diào)整數(shù)據(jù)的傳輸帶寬,因此虛級(jí)聯(lián)技術(shù)提高了網(wǎng)絡(luò)帶寬配置的靈活性。?
2.2? 接收端虛級(jí)聯(lián)處理(RVCP)?
RVCP主要實(shí)現(xiàn)SDH通道中各個(gè)虛級(jí)聯(lián)STS-1信道的級(jí)聯(lián)重組以及以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的解映射。?
收端虛級(jí)聯(lián)處理模塊(RVCM)如圖4所示,主要包括SQ和MFI提取器、同步統(tǒng)計(jì)存儲(chǔ)器、同步邏輯、同步緩存器以及解映射器" title="映射器">映射器。?
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RVCM從電信總線上接收SDH數(shù)據(jù)幀,并由SQ和MFI提取器直接從SDH通道開(kāi)銷(xiāo)中捕捉H4字節(jié)。根據(jù)H4字節(jié)中的SQ值判斷各個(gè)虛級(jí)聯(lián)STS-1信道的排列順序,同時(shí),根據(jù)MFI值并利用同步緩存器對(duì)各個(gè)STS-1信道的數(shù)據(jù)進(jìn)行重新同步定位,以補(bǔ)償它們之間的時(shí)延差。數(shù)據(jù)重定位后,解映射器將數(shù)據(jù)從SDH電信總線數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)邏輯通道的數(shù)據(jù)格式。?
同步緩存器負(fù)責(zé)對(duì)各個(gè)虛級(jí)聯(lián)STS-1信道的數(shù)據(jù)進(jìn)行同步處理,以實(shí)現(xiàn)各個(gè)信道數(shù)據(jù)幀的對(duì)齊。如圖5所示,根據(jù)各個(gè)虛級(jí)聯(lián)STS-1信道中數(shù)據(jù)幀的SQ值,將數(shù)據(jù)寫(xiě)入同步緩存器中對(duì)應(yīng)的區(qū)域。各個(gè)STS-1信道數(shù)據(jù)的寫(xiě)入地址由該信道數(shù)據(jù)幀的MFI值確定,數(shù)據(jù)根據(jù)MFI值被跳躍地寫(xiě)入對(duì)應(yīng)的緩存器地址,然后再按某個(gè)共同的讀指針順序讀出。這樣,通過(guò)同步緩存器對(duì)數(shù)據(jù)的重新同步定位,可補(bǔ)償各個(gè)STS-1之間的傳輸時(shí)延差。?
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在重定位過(guò)程中,同步邏輯要為同步緩存器中各個(gè)STS-1信道的數(shù)據(jù)確定一個(gè)共同的讀地址,這個(gè)過(guò)程可稱(chēng)作同步過(guò)程。整個(gè)同步過(guò)程分為同步捕捉(SYN-ACQ)和同步(SYN)兩個(gè)狀態(tài)。?
電路初始化后,同步過(guò)程進(jìn)入SYN-ACQ態(tài),MFI和SQ提取器提取每一個(gè)輸入STS-1數(shù)據(jù)幀的MFI值,并將其存入同步統(tǒng)計(jì)存儲(chǔ)器。同步邏輯硬件連續(xù)地掃描同步統(tǒng)計(jì)存儲(chǔ)器中各個(gè)虛級(jí)聯(lián)STS-1信道數(shù)據(jù)幀的MFI值。當(dāng)具有某個(gè)確定MFI值的各個(gè)STS-1信道數(shù)據(jù)幀的幀頭都到來(lái)時(shí),同步邏輯將該MFI值所對(duì)應(yīng)的同步緩存器地址確定為各個(gè)STS-1信道數(shù)據(jù)的共同讀地址,此時(shí)同步過(guò)程進(jìn)入SYN態(tài),同步緩存器中的數(shù)據(jù)以這個(gè)共同的讀地址為起始地址順序讀出。如果MFI值不發(fā)生跳躍,則同步邏輯的讀地址將順序遞增,并在最大MFI處翻轉(zhuǎn)。一旦MFI值發(fā)生跳躍,也就是說(shuō)某個(gè)STS-1信道中前后數(shù)據(jù)幀的H4字節(jié)包含不連續(xù)的MFI值時(shí),則同步過(guò)程重新進(jìn)入SYN-ACQ狀態(tài),開(kāi)始一個(gè)新的同步捕捉過(guò)程。?
解映射器和TVCM中復(fù)制機(jī)的功能類(lèi)似,當(dāng)同步緩存器對(duì)各個(gè)虛級(jí)聯(lián)的STS-1信道進(jìn)行重定位后,解映射器將按照虛級(jí)聯(lián)配置信息的要求,通過(guò)輸入緩存到輸出緩存中數(shù)據(jù)的重新排序,完成SDH電信總線數(shù)據(jù)格式到以太網(wǎng)數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。此時(shí),所得到的以太網(wǎng)邏輯數(shù)據(jù)和發(fā)端TVCM中GFP封幀處理器輸出的以太網(wǎng)邏輯數(shù)據(jù)完全一致,從而實(shí)現(xiàn)了千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)在SDH網(wǎng)絡(luò)中的高效傳輸。?
參考文獻(xiàn)?
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5 ITU-T Recommendation.G.7042. Link capacity adjustment schern (LCAS) for virtual concatenated signals. Nov.2001