级联技术.docx

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1、级联技术资料一 SDH的虚容器级联研究 随着通信技术的不断发展，越来越多不同类型的应用需要通过SDH传送网络承载。由于SDH自身能够对外提供的标准接口种类有限，为了更高效的承载某些速率类型的业务，需要采用虚容器级联的办法。 近年来，基于SDH的多业务传送平台技术在城域网中得到了广泛应用，该技术的核心思想在于将SDH的基本功能和以太网业务的承载、二层处理进行有机的结合。如何将10M、100M、GE以太网业务和SDH的虚容器有效结合，其中很重要的一点就是采用VC级联。 一、 VC级联的定义和特点 1级联的定义 级联是将多个虚容器组合起来，形成一个组合容量更大的容器的过程，该容器可以当作仍然保持比特

2、序列完整性的单个容器使用。当需要承载的业务带宽不能和SDH定义的一套标准虚容器有效匹配时，可以使用VC级联。 根据级联VC的种类，可以分为： VC-3/4的级联：提供容量大于一个C-3/4的有效载荷的传送； VC-2的级联：实现容量大于一个C-2容器，但低于一个C-3/4容器的有效载荷的传送； VC-1n的级联：实现容量大于一个C-1，但低于一个C-2/3/4容器的有效载荷的传送。 从级联的方法上，可以分为连续级联和虚级联。两种方法都能够使传输带宽扩大到单个VC的X倍，它们的主要区别在于构成级联的VC的传输方式。连续级联需要在整个传输过程中保持占用一个连续的带宽，而虚级联先将连续的带宽拆分为多

3、个独立的VCs，各独立的VCs分别传送，在接收侧重新组合为连续带宽。 ITU-T G.707标准对VC级联进行了规定。 2级联提高了传输系统的带宽利用率 随着网络上层业务和应用类型的增加，SDH网需要承载的业务种类越来越多，很多新类型业务尤其是大量新的数据业务，所需的传送带宽不能和SDH的标准虚容器有效匹配。SDH标准容器速率和部分常见数据业务的实际速率对比见表1。 表1 SDH VC速率和数据业务速率比较表 SDH标准容器速率 数据业务实际容量需求 C-11 1.600 Mbit/s 10 Mbit/s Ethernet C-12 2.176 Mbit/s 25 Mbit/s ATM C-2

4、 6.784 Mbit/s 100 Mbit/s Fast Ethernet C-3 49.536 Mbit/s 200 Mbit/s ESCON C-4 149.760 Mbit/s 400 Mbit/s 800 Mbit/s Fiber Channel C-4-4c 599.040 Mbit/s C-4-16c 2,396.160 Mbit/s 1 Gbit/s Gigabit Ethernet C-4-64c 9,584.640 Mbit/s 10 Gbit/s 10 Gb Ethernet C-4-256c 38,338.560 Mbit/s 级联的最大优点是承载多业务时提高了传输系统

5、的带宽利用率。我们可以将采用标准VC映射数据业务和采用VC级联方法承载相应业务时的带宽利用率作一个比较，级联对带宽利用率的改善很明显。比较情况见表2。 表2 不同映射方式的带宽利用率比较表 数据业务实际容量需求 SDH标准容器类型 映射效率 SDH VC级联 映射效率 Ethernet 10 Mbit/s C-3 20% C-12-5c 92% ATM 25 Mbit/s C-3 50% C-12-12c 96% Fast Ethernet 100 Mbit/s C-4 67% C-12-48c 100% ESCON 200 Mbit/s C-4-4c 33% C-3-4c 100% Fibe

6、r Channel 400 Mbit/s C-4-4c 67% C-3-8c 100% 800 Mbit/s C-4-16c 33% C-4-6c 89% Gigabit Ethernet 1 Gbit/s C-4-16c 42% C-4-7c 95% 10 Gb Ethernet 10 Gbit/s C-4-64c 100% C-4-64c 100% 二、 VC虚级联应用中的链路容量调整方案 ITU-T G.7042/Y.1305标准定义了链路容量调整方案。LCAS提供了一种虚级联链路首端和末端的适配功能，可用来增加或减少SDH/OTN网中采用虚级联构成的容器的容量大小。当某一虚容器发生故障

7、时，采用链路容量调整方案可以自动的暂时降低容量，VC故障恢复时自动增加容量。 1LCAS控制分组 为了保证容量调整时虚级联链路首端和末端的同步，LCAS定义了一套控制分组。控制分组描述了虚级联的链路状态，保证当网络发生变化时，链路首端和末端能够及时动作并保持同步。 低阶虚级联控制分组仍采用K4 Bit 2构成的32比特复帧携带，复帧结构见图5。 新的K4字节bit2复帧的前11比特和G.707关于虚级联的规定相同，增加的字段主要包括： 控制字段CTRL：从首端向末端传递信息，实现两端组成员的状态同步； 组标识字段GID：标识VCG，同一个VCG的所有成员GID相同； 再排序确认比特RS-Ack

8、：消息由末端向首端发送，传递末端检测出的成员序列的变化； 成员状态字段MST：消息由末端向首端发送，传递同一VCG中各成员的状态信息； CRC-3字段：用以保护控制分组，简化了确认虚级联开销变化的工作。 鉴于本文篇幅，LCAS工作过程中上述字段的用法在此不作详细讨论，感兴趣的读者可参阅ITU-T G.7042/Y.1305标准。 2LCAS的工作原理 链路容量调整方案中考虑了多种可能的控制过程。为方便理解，下面仅以VCG中处于序列中间的某一VC失效时的LCAS控制过程来阐述其工作原理，过程可参见图6。 VCG中某VC失效： a. VCG链路末端节点首先检测出故障并向首端发送成员失效消息，指出失

9、效成员； b. 首端节点将成员i的控制字段CTRL置为“不可用”，发往末端节点； c. 末端节点开始仅采用正常的VCs重组VCG； d. 此时首端节点亦将失效VC从VCG中暂时删除，仅采用正常VCs发送数据； 需要注意的是，故障发生后直至步骤c前，数据传输错。出错时长=末端节点至首端节点的消息传输延时+首端节点响应时间+首端节点至末端节点的消息传输延时。传输层网络并不考虑发送、接收数据的完整性，这一问题由网络上层的数据层处理。 失效VC恢复后： e. VCG链路末端节点首先检测出失效的VC恢复，向首端发送“成员恢复消息”； f. 首端将该成员的控制字段CTRL置为“正常”，发往末端节点。 3L

10、CAS和非LCAS的网络互通 由于LCAS标准定义的K4字节Bit2复帧的编码、使用规则兼容了ITU-T G.707标准中有关虚级联的规定，因此支持虚级联LCAS和非LCAS的网络能够实现互通，但此时LCAS功能不再作用。 通信业务的有效承载应同时兼顾带宽适配的效率和业务的安全性，如前所述，采用VC虚级联和链路容量调整方案能够很好的实现这一目标。 基于SDH的多业务传送节点如采用VC虚级联方式承载宽带业务，能很好的保证传输带宽和上层业务带宽有效适配，并能够支持宽带业务的多路径传输。而由此亦出现了多路径传输时的业务安全性问题。 资料二 一、概述 随着多业务传输平台的规模应用，数据业务在传输网的承

11、载能力已经成为考察传输网性能的热点。G.707新版协议对以VC-4为基本颗粒的级联业务重新做了定义，本文将以VC-4颗粒为例，全面介绍SDH传输网级联和虚级联技术，并对其它颗粒的级联和虚级联进行阐述。 级联是在MSTP上实现的一种数据封装映射技术，它可将多个虚容器组合起来，作为一个保持比特序列完整性的单容器使用，实现大颗粒业务的传输。 级联分为相邻级联和虚级联。 相邻级联是将同一STM-N数据帧中相邻的虚容器级联成C-4/3/12-Xc格式，作为一个整体结构进行传输；虚级联则是将分布于不同STM-N数据帧中的虚容器，按照级联的方法，形成一个虚拟的大结构VC-4/3/12-Xv格式，进行传输。

12、二、相邻级联和虚级联 在传输网解决超过单个虚容器容量的业务传输问题时，最早应用到的就是相邻级联技术，将多个虚容器捆绑在一起，作为一个整体在传输网中进行传输。相邻级联的好处在于它所传输的业务是一个整体，数据的各个部分不产生时延，信号传输质量高。 但是，相邻级联方式的应用存在着一定的局限性，它要求业务所经过的所有网络、节点均支撑相邻级联方式，如果涉及与原网络设备混合应用的情况，那么原有设备则可能无法支持相邻级联，因而无法实现全程的业务传输。此时，可以采用虚级联方式来完成级联业务的传输。 虚级联具有以下特点： 穿通网络无关性和多径传输 由于级联业务与现有不能处理级联业务的设备关于指针的解释是不一样的

13、，因此原有的SDH设备一般都不能传输相邻级联业务，引入虚级联方式则可以满足宽带业务对传输带宽的要求。 一般来说，虚级联要完成发送和接收两个方向的功能：在发送方向实现C-4/3/12-Xc到C-4/3/12-Xv的转换，将相邻级联业务转化为可在现有SDH设备上传输的虚级联业务；在接收方向实现C-4/3/12-Xv到C-4/3/12-Xc的转换，将线路上传输的虚级联业务转换成相邻级联业务，完成虚级联业务到相邻级联业务的转换。通过这两个方向的转换，可以实现虚级联功能，进而完成相邻级联业务在现有SDH设备上的传输。 支持LCAS功能 在虚级联技术基础下可以实现LCAS功能，它允许无损伤地调整传输网中虚

14、级联信号的链路容量，LCAS能够实现在现有带宽的基础上动态地增减带宽容量，满足虚级联业务的变化要求。此外，LCAS还可进一步增强虚级联业务的强壮性，提高业务质量。 虚级联应用需要考虑的问题 相对于相邻级联，虚级联在技术上需要考虑的主要问题是时延。由于虚级联每个虚容器的传输所通过的路径有可能不同，因此在各虚容器之间可能出现传输时差，在极端情况下，可能会出现序列号偏后的虚容器比序列号偏前的虚容器先到达宿终节点，这无疑给信号的还原带来了困难。目前，解决这一问题的有效方法是采用一个大的延时对齐存储器对数据进行缓存，达到对数据序列重新进行整理的目的。 在实际的光网络传输系统中，具有自动保护倒换功能的环形

15、网应用非常广泛，最多可支持15个站点，站点之间的距离一般是100公里，光纤延时平均为5us/km。假设，环形网的外环为主信道，内环为备用信道，正常情况下业务在主信道上传输，如果站点间的光纤断路，则启用备用信道进行业务传输。延时对齐存储器容量的确定必须考虑网络在最恶劣的情况下，传输线路对业务所造成的延时。 延时的计算可采用下面的方法来确定： Tdelay100km1525us/km15000us15ms。 如果帧频为125us/帧，则延时对齐存储器的容量能存放的帧数为： 15ms125us/帧120帧。 这是网络极端恶劣的情况，实际上不可能有这么大的延时，因此延时对齐存储器的容量可酌情减小。 三

16、、VC-4相邻级联和虚级联的实现 1、ITU-T关于级联的规定 图1 新版G.707 SDH复用路径图 级联业务传输的主要根据是新版ITU G.707协议，图1中的VC-4-4c、VC-4-16c就是新增的级联业务，下面将详细描述新版G.707协议关于级联业务的映射过程。 2、相邻C-4的级联 图2为C-4-Xc的结构图。位于AU-4指针内的级联指示用于指明在单个VC-4-Xc中携带的多个C-4净负荷应保持在一起，映射可用容量即多个C-4的C-4容量的X倍。VC-4-Xc的第2列至第X列的规定为固定填充比特，VC-4-Xc的第1列用于POH，该POH分配给该VC-4-Xc使用，例如，BIP-8

17、将覆盖VC-4-Vc的所有列。 图2 C-4-Xc的结构图 AU-4-Xc中的第一个AU-4应具有正常范围的指针值，而AU-4-Xc内所有后续的AU-4应将其指针置为级联批示，即1-4比特设置为“1001”，5-6比特未作规定，7-16比特设置为10个“1”。级联指示指定了指针处理器应执行与AU-4-Xc中的第一个AU-4相同的操作。 3、VC-4的虚级联 如图3所示，一个VC-4-Xv提供具有净负荷容量为X倍149760kbps的一个X倍C-4的相邻净负荷区域。 图3 VC-4的结构图 该容器被映射到构成VC-4-Xv的X个独立的VC-4中，每个VC-4具有自己的POH，POH的规范与一般V

18、C-4的POH规范相同，只是POH中的H4字节用作虚级联的规定序列号和复帧批示，表1为H4的代码规定。 表1 H4复帧表示表 由图3可以看出，VC-4-Xv分别通过网络传输，由于每个VC-4的传播时延不同，在各VC-4之间必然会产生时延差，这种时延差距必须采取补偿措施，各VC-4必须重新排列以接入到相邻的净负荷区。重新排列的处理包括必须至少容许125us的时延差，为了使VC-4-Xv中的各VC-4间的时延差最小，各VC-4在网络中应通过相同的网络路由传输。当然，如果时延差能够得到保证，也允许各VC-4在网络中可通过不同的路由进行传输。 复帧指示在VC-4-Xv的所有VC-4中都产生，它在所有V

19、C-4的H4字节的5-8比特传输，复帧指示的编号为0-15，详见表1和图4。 图4 H4复帧表示的示意图 序列指示表示VC-4-Xv中的VC-4以何序列/顺序组合成相邻的容器C-4-Xc，如图4所示。VC-4-Xv中的每个VC-4具有一个唯一的序列号，编号范围为0-。传输C-4-Xv中第1个时隙的VC-4具有序列号0，第2个时隙的VC-4具有序列号1，依此类推，直到第X个时隙的VC-4具有序列号，序列号固定指派，不可配置。有了序列号就允许不用寻迹即可检查C-4-Xv的结构是否正确，8bit的序列号支持的X值达256，如表1所示，用复帧中的第14帧的H4字节的1-4bit传输序列号的高4位，用复

20、帧中第15帧的H4字节的1-4bit传输序列号的低4位。复帧中的其它所有帧的H4字节的1-4bit均未使用，置为“0”。 4、其它颗粒的级联和虚级联实现方式 其它颗粒如VC-3、VC-12，也广泛应用于MSTP体系，其实现机理与VC4类似，图5、图6分别为VC-3的帧结构和VC-12的复帧结构。 采用VC-3颗粒的级联与虚级联主要依靠H4字节完成相应的控制，而采用VC-12颗粒则利用复帧方式，依靠K4字节进行控制。 图5 虚容器VC-3的结构 图6 VC-12-Xv结构 四、结束语 相邻级联和虚级联是MSTP的重要特性，在传输网络向更丰富的业务网络发展的过程中起到重要的作用。随着数据业务的迅猛发展，必将对传输网络提出更高的数据承载能力需求；视频业务的广泛普及，也需要在传输网络上直接传输大颗粒业务；宽带业务的延伸和广覆盖也在逐渐企业化、家庭化、个人化。面对如此丰富的需求，级联技术的日臻完善必将会为数据业务的承载提供更强有力的支持，级联技术的应用也必将越来越广泛。