用于千兆以太網(wǎng)數據傳輸的SDH虛級聯(lián)技術(shù)

摘要：通過(guò)SDH網(wǎng)絡(luò )傳輸以太網(wǎng)數據（Ethernet over SDH）是一種新涌現的寬帶數據傳輸技術(shù)。由于以太網(wǎng)和SDH凈荷的速率不匹配，因此當采用現有技術(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。采用SDH虛級聯(lián)技術(shù)可為千兆以太網(wǎng)數據傳輸開(kāi)辟大小合適的SDH通道，不但可以提高SDH網(wǎng)絡(luò )帶寬利用率而且可以動(dòng)態(tài)地分配帶寬資源。

隨著(zhù)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(wèn)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)的性能監視和故障定位能力較弱，為了彌補這些缺陷，充分利用現有的網(wǎng)絡(luò )設施，目前網(wǎng)絡(luò )提供商正試圖利用現有的SDH光網(wǎng)絡(luò )來(lái)傳送以太網(wǎng)數據（EOS）。但是，由于以太網(wǎng)和SDH的標準速率并不完全匹配，當將以太網(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。例如，傳輸一個(gè)千兆以太網(wǎng)數據往往需要一個(gè)完整的2.5Gbps的SDH傳輸通道，這無(wú)疑會(huì )造成巨大的帶寬浪費，理論上，可使用SDH級聯(lián)技術(shù)構造大小合適的SDH傳輸通道，來(lái)傳輸以太網(wǎng)數據，但不幸的是很多現有的SDH網(wǎng)絡(luò )并不支持級聯(lián)處理，而要更新這些網(wǎng)絡(luò )設施代價(jià)太大。因此這種級聯(lián)傳輸方法目前并不現實(shí)。

本文采用多個(gè)虛級聯(lián)的SDH虛容器（VC-3）為千兆以太網(wǎng)數據流開(kāi)辟大小合適的SDH傳輸通道，配合使用鏈路容量調整配置（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虛級聯(lián)的基本原理

虛級聯(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，只是它們所傳的數據具有級聯(lián)關(guān)系。這種數據的級聯(lián)關(guān)系在數據進(jìn)入容器之前即作好標記，待各個(gè)VC-n的數據到達目的終端后，再按照原定的級聯(lián)關(guān)系進(jìn)行重新組合。SDH級聯(lián)傳送需要每個(gè)上SDH網(wǎng)元都有級聯(lián)處理功能，而虛級聯(lián)傳送只需要終端設備具有相應的功能即可，因此易于實(shí)現。

如圖1所示，使用虛級聯(lián)技術(shù)可以將一個(gè)完整的客戶(hù)帶寬分割開(kāi)，映射到多個(gè)獨立的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(hù)帶寬。

包含X個(gè)VX-3的虛級聯(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HR字節用來(lái)做虛級聯(lián)處理的序列指示（SQ）和復幀指示（MFI），以下將詳細說(shuō)明。

VC-3加上段開(kāi)銷(xiāo)（SOH）即可構成完整的STS-1信道，因此X個(gè)虛級聯(lián)的STS-1可表示為STS-1-Xv。由于STS-1-Xv中每一個(gè)STS-1信道的數據可能在網(wǎng)絡(luò )中獨立傳輸，各個(gè)STS-1信道的數據經(jīng)過(guò)傳輸后會(huì )存在不同的傳輸延遲。因此，當STS-1-Xv中各個(gè)STS-1信道的數據到達目的終端時(shí)，必然先對它們之間的時(shí)延差進(jìn)行補償，經(jīng)過(guò)重新同步定位后，重構一個(gè)與送時(shí)相同的凈荷域。凈荷重構的信息由H4字節攜帶，H4的編碼結構如表1所示。

表1 H4字節編碼

Bits 7-4Bits3-0 (MFI[3-0])MFIMFI[11-8]0000nMFI[7-4]0001n 1保留（0000）0010n 2保留（0000）0011n 3保留（0000）…………保留（0000）1101n 13SQ[7-4]1110n 14SQ[3-0]1111n 15

MFI用來(lái)指示各個(gè)虛級聯(lián)的STS-1數據幀之間的相位關(guān)系（時(shí)延差）。在H4字節，MFI由兩級編碼構成，對應地有兩級MFI。第一級MFI由H4的低4位（0～3位）構成，隨著(zhù)每一個(gè)基本幀的到來(lái)，每一級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）構成。這樣，一個(gè)復幀共由4096個(gè)基本幀構成，復幀周期為512ms，因此可以表示256ms內的相位差。

SQ用來(lái)指示各個(gè)虛級聯(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中每一個(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個(gè)比特由第14和第15幀中H4 的高4位（4～7位）構成，8比特一共可以表示256個(gè)STS-1信道。

2 SDH虛級聯(lián)的技術(shù)實(shí)現

本節依據虛級聯(lián)的基本原理，實(shí)現千兆以及網(wǎng)數據在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(shí)現以太網(wǎng)數據在SDH物理通道中的是映射以及虛級聯(lián)復幀指示和序列指示的處理。

圖3中通用封幀處理器（GFP）負責以太網(wǎng)數據的封裝和定界。以太網(wǎng)數據經(jīng)過(guò)GFP處理后，可被稱(chēng)為以太網(wǎng)邏輯數據。虛線(xiàn)框部分為發(fā)端虛級聯(lián)處理模塊（TVCM）

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