??? 摘? 要: 通過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,往往要使用較大的SDH容器,從而造成傳輸帶寬的浪費。采用SDH虛級聯(lián)" title="級聯(lián)">級聯(lián)技術(shù)可為千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸開辟大小合適的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態(tài)地分配帶寬資源。?

　　關(guān)鍵詞: 同步數(shù)字體制(SDH)? 虛級聯(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)標準的即將問世,以太網(wǎng)技術(shù)正由局域網(wǎng)技術(shù)擴展為城域網(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)來傳送以太網(wǎng)數(shù)據(jù)(EOS)。但是,由于以太網(wǎng)和SDH的標稱速率并不完全匹配,當(dāng)將以太網(wǎng)幀向SDH幀映射的時候,往往要使用較大的SDH容器,從而造成傳輸帶寬的浪費。例如,傳輸一個千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)往往需要一個完整的2.5Gbps的SDH傳輸通道" title="傳輸通道">傳輸通道,這無疑會造成巨大的帶寬浪費。理論上,可使用SDH級聯(lián)技術(shù)構(gòu)造大小合適的SDH傳輸通道,來傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù),但不幸的是很多現(xiàn)有的SDH網(wǎng)絡(luò)并不支持級聯(lián)處理,而要更新這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)施代價太大。因此這種級聯(lián)傳輸方法目前并不現(xiàn)實。?

　　本文采用多個虛級聯(lián)的SDH虛容器(VC-3)為千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)流開辟大小合適的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,而且可以動態(tài)地分配帶寬資源。?

1 SDH虛級聯(lián)的基本原理?

　　虛級聯(lián)是指用來組成SDH通道的多個虛容器(VC-n)之間并沒有實質(zhì)的級聯(lián)關(guān)系,它們在網(wǎng)絡(luò)中被分別處理獨立傳送,只是它們所傳的數(shù)據(jù)具有級聯(lián)關(guān)系。這種數(shù)據(jù)的級聯(lián)關(guān)系在數(shù)據(jù)進入容器之前即作好標記,待各個VC-n的數(shù)據(jù)到達目的終端后,再按照原定的級聯(lián)關(guān)系進行重新組合。SDH級聯(lián)傳送需要每個SDH網(wǎng)元都有級聯(lián)處理功能,而虛級聯(lián)傳送只需要終端設(shè)備具有相應(yīng)的功能即可,因此易于實現(xiàn)。?

　　如圖1所示,使用虛級聯(lián)技術(shù)可以將一個完整的客戶帶寬分割開,映射到多個獨立的VC-n中進行傳輸,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VC-3的虛級聯(lián)通道可以用VC-3-Xv來表示。如圖2所示,VC-3-Xv提供一個由X個C-3容器構(gòu)成的凈荷域,X個C-3被映射在組成VC-3-Xv的X個VC-3里。每個VC-3都有各自的通道開銷(POH),其中POH中的H4字節(jié)用來做虛級聯(lián)處理的序列指示(SQ)和復(fù)幀指示(MFI),以下將詳細說明。?

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　　VC-3加上段開銷(SOH)即可構(gòu)成完整的STS-1信道,因此X個虛級聯(lián)的STS-1可表示為STS-1-Xv。由于STS-1-Xv中每一個STS-1信道的數(shù)據(jù)可能在網(wǎng)絡(luò)中獨立傳輸,各個STS-1信道的數(shù)據(jù)經(jīng)過傳輸后會存在不同的傳輸延遲。因此,當(dāng)STS-1-Xv中各個STS-1信道的數(shù)據(jù)到達目的終端時,必須先對它們之間的時延差進行補償,經(jīng)過重新同步定位后,重構(gòu)一個與發(fā)送時相同的凈荷域。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用來指示各個虛級聯(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(時延差)。在H4字節(jié)中,MFI由兩級編碼構(gòu)成,對應(yīng)地有兩級MFI。第一級MFI由H4的低4位(0～3 位)構(gòu)成,隨著每一個基本幀的到來,第一級MFI由0增加到15;第二級MFI有8比特,這8比特分別由第一級MFI的第0幀和第1幀的高4位(4～7位)構(gòu)成。這樣,一個復(fù)幀共由4096個基本幀構(gòu)成,復(fù)幀周期為512ms,因此可以表示256ms內(nèi)的相位差。?

　　SQ用來指示各個虛級聯(lián)的STS-1信道在STS-1-Xv中排列順序。每個STS-1都有一個固定的SQ,STS-1-Xv中第一個傳送的STS-1信道的SQ為0,以此類推,第X個傳送的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STS-1信道。?

2 SDH虛級聯(lián)的技術(shù)實現(xiàn)?

　　本節(jié)依據(jù)虛級聯(lián)的基本原理,實現(xiàn)千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)在2.5Gbps速率的SDH網(wǎng)絡(luò)中的虛級聯(lián)傳輸。虛級聯(lián)處理包括發(fā)送端虛級聯(lián)處理(TVCP)和接收端虛級聯(lián)處理(RVCP)兩部分。?

2.1 發(fā)送端虛級聯(lián)處理?

　　TVCP實現(xiàn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)在SDH物理通道中的映射以及虛級聯(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GFP處理后,可被稱為以太網(wǎng)邏輯數(shù)據(jù)。虛線框部分為發(fā)端虛級聯(lián)處理模塊(TVCM)。TVCM的核心是一個復(fù)制機,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,在這個過程中將以太網(wǎng)邏輯數(shù)據(jù)映射到SDH通道中對應(yīng)的STS-1信道。映射的控制基于虛級聯(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)幀中的時隙位置(STS-1信道號)。SDH通道開銷處理器主要完成各個虛級聯(lián)STS-1信道數(shù)據(jù)幀中MFI值和SQ值計算,以及H4字節(jié)的編碼和插入,其方法已經(jīng)在虛級聯(lián)基本原理中說明。?

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　　2.5Gbps速率的SDH傳輸通道共有48個STS-1信道,由于C-3的容量為44.73Mbit,因此一個千兆以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)至多占用22個STS-1信道,剩余信道可以用來傳輸其它業(yè)務(wù),因此虛級聯(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)議改變虛級聯(lián)配置器中的可編程信息,就可以動態(tài)地調(diào)整數(shù)據(jù)的傳輸帶寬,因此虛級聯(lián)技術(shù)提高了網(wǎng)絡(luò)帶寬配置的靈活性。?

2.2? 接收端虛級聯(lián)處理(RVCP)?

　　RVCP主要實現(xiàn)SDH通道中各個虛級聯(lián)STS-1信道的級聯(lián)重組以及以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的解映射。?

　　收端虛級聯(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)計存儲器、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通道開銷中捕捉H4字節(jié)。根據(jù)H4字節(jié)中的SQ值判斷各個虛級聯(lián)STS-1信道的排列順序,同時,根據(jù)MFI值并利用同步緩存器對各個STS-1信道的數(shù)據(jù)進行重新同步定位,以補償它們之間的時延差。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。?

　　同步緩存器負責(zé)對各個虛級聯(lián)STS-1信道的數(shù)據(jù)進行同步處理,以實現(xiàn)各個信道數(shù)據(jù)幀的對齊。如圖5所示,根據(jù)各個虛級聯(lián)STS-1信道中數(shù)據(jù)幀的SQ值,將數(shù)據(jù)寫入同步緩存器中對應(yīng)的區(qū)域。各個STS-1信道數(shù)據(jù)的寫入地址由該信道數(shù)據(jù)幀的MFI值確定,數(shù)據(jù)根據(jù)MFI值被跳躍地寫入對應(yīng)的緩存器地址,然后再按某個共同的讀指針順序讀出。這樣,通過同步緩存器對數(shù)據(jù)的重新同步定位,可補償各個STS-1之間的傳輸時延差。?

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　　在重定位過程中,同步邏輯要為同步緩存器中各個STS-1信道的數(shù)據(jù)確定一個共同的讀地址,這個過程可稱作同步過程。整個同步過程分為同步捕捉(SYN-ACQ)和同步(SYN)兩個狀態(tài)。?

　　電路初始化后,同步過程進入SYN-ACQ態(tài),MFI和SQ提取器提取每一個輸入STS-1數(shù)據(jù)幀的MFI值,并將其存入同步統(tǒng)計存儲器。同步邏輯硬件連續(xù)地掃描同步統(tǒng)計存儲器中各個虛級聯(lián)STS-1信道數(shù)據(jù)幀的MFI值。當(dāng)具有某個確定MFI值的各個STS-1信道數(shù)據(jù)幀的幀頭都到來時,同步邏輯將該MFI值所對應(yīng)的同步緩存器地址確定為各個STS-1信道數(shù)據(jù)的共同讀地址,此時同步過程進入SYN態(tài),同步緩存器中的數(shù)據(jù)以這個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,也就是說某個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,則同步過程重新進入SYN-ACQ狀態(tài),開始一個新的同步捕捉過程。?

　　解映射器和TVCM中復(fù)制機的功能類似,當(dāng)同步緩存器對各個虛級聯(lián)的STS-1信道進行重定位后,解映射器將按照虛級聯(lián)配置信息的要求,通過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,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?

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2 D. Levandovsky. Physical Constraints Affecting Connectivity in the Dynamic Optical Network， NFOEC 2000， Aug. 2000， pp.126?

3 ITU-T Recommendation.G.707. Network node interface for synchronous digital hierarchy (SDH). Jul.2000?

4 ITU-T Recommendation.G.7041. Generic framing procedure(GFP). Dec.2001?

5 ITU-T Recommendation.G.7042. Link capacity adjustment schern (LCAS) for virtual concatenated signals. Nov.2001