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編者按:新型成幀器IC為Sonet/SDH市場帶來了兩項有別于前代芯片的重要革新:虛級聯(lián)(VC)和通用成幀協(xié)議(GFP)。它們使得單個芯片可以支持多速率、多協(xié)議和多信道的Sonet/SDH解決方案,而這樣的解決方案正是當今服務(wù)提供商的關(guān)鍵競爭力。
在通信世界,“坐享其成”的時代已經(jīng)結(jié)束。大多數(shù)公共和私用通信網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)把傳輸業(yè)務(wù)的重點從語音流轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)流。經(jīng)過時間考驗且已廣泛部署的話音網(wǎng)絡(luò)必須在不增加運營費用的前提下更有效地提供數(shù)據(jù)服務(wù)。
這并不是一個微不足道的挑戰(zhàn),因為Sonet/SDH網(wǎng)絡(luò)最初的設(shè)計目標是為了支持時分復(fù)用的流量,而不是像典型的數(shù)據(jù)通信中那種很難預(yù)測的流量。在設(shè)備、軟件、技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)管理等方面業(yè)已投入的龐大資金使得運營商必須利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施。
對于服務(wù)提供商和設(shè)備制造商而言,這種產(chǎn)業(yè)環(huán)境帶來了以下技術(shù)和商業(yè)挑戰(zhàn):
*運營商和設(shè)備制造商必須充分利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施,在無需全面升級網(wǎng)絡(luò)和追加投資的前提下獲取更多收入。
*服務(wù)提供商必須能通過新型的差異化服務(wù),開辟新的收入渠道。隨著本地以太環(huán)路和城域以太網(wǎng)等新興接入技術(shù)進入市場,一個至關(guān)重要的問題是如何以最低的成本、最小的工作量以及最少的負面影響將它們連接到現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上。
*服務(wù)供應(yīng)、升級和維護的價格應(yīng)該適應(yīng)新的經(jīng)濟現(xiàn)實。運營商需要靈活性和可升級能力,以保護他們在基礎(chǔ)設(shè)施上的投資。他們希望在開展每項新服務(wù)時只需逐步增加資本開支,從而提高投資回報。
*設(shè)備需要提供更高的端口密度,并減少體積、功耗和成本。OEM廠商需要設(shè)計復(fù)用技術(shù),以便使他們能夠重復(fù)利用硬件(板卡)、軟件和知識產(chǎn)權(quán)(IP)。這還應(yīng)該結(jié)合可擴展的模塊化硬件,如多通道、多速率成幀器和即插即用的光模塊。目標是節(jié)省開發(fā)時間,并削減與研發(fā)、部署和運營有關(guān)的成本。
Sonet/SDH網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵器件之一是成幀器。成幀是在比特流內(nèi)指明或標記通道的技術(shù),它為通信提供了基礎(chǔ)時隙結(jié)構(gòu)以及管理、故障隔離和分區(qū)協(xié)議選擇等功能。
新型成幀IC為Sonet/SDH市場帶來了兩項有別于前代芯片的重要革新:虛級聯(lián)(VC)和通用成幀協(xié)議(GFP)。它們集成了傳統(tǒng)成幀器及其輔助器件的功能,使得單個芯片可以支持多速率、多協(xié)議和多信道的Sonet/SDH解決方案,而這樣的解決方案正是當今多服務(wù)提供商的關(guān)鍵競爭力。
級聯(lián)是一種把大量獨立信號捆綁在一起,以創(chuàng)建一個超速率邏輯通道的方法,目的是提供比一個信號能享用的更多帶寬。連續(xù)級聯(lián)要求網(wǎng)絡(luò)的所有中間節(jié)點都支持類似的級聯(lián)功能。但在已部署的Sonet/SDH網(wǎng)絡(luò)中,許多網(wǎng)元不能支持所有種類的連續(xù)級聯(lián),如果要升級或更新這些設(shè)備,其高昂的成本令人望而卻步。
由國際電聯(lián)(ITU)開發(fā)的虛級聯(lián)規(guī)范允許運營商基于STS-1或STS-3/VC-4信號指配OC-48 (Sonet)或STM-16 (SDH)管道。因此,設(shè)計者能夠把恰當數(shù)量的STS-1或VC-4信號捆綁在一起以支持千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)流,同時指配另一組STS-1/VC-4信號流以支持光纖通道服務(wù)。最終,虛級聯(lián)技術(shù)使得設(shè)備供應(yīng)商和服務(wù)提供商能夠為數(shù)據(jù)應(yīng)用提供多個帶寬合適的通道。
我們以采用傳統(tǒng)技術(shù)在Sonet上傳輸千兆以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包(GEoS)為例,當使用STS-21c ()級聯(lián)信道時,帶寬利用率僅為84%。傳統(tǒng)的級聯(lián)方法允許運營商把容量劃分為STS-1(51 Mbps)、STS-3/STM-1(155 Mbps)或 STS-12/STM-4(622Mbps)等幾個級別。然而,混合與匹配不同的管道是很難的,因為無法保證網(wǎng)絡(luò)中恰好存在相同的管道。
新方法利用虛級聯(lián)來支持大小不同的管道,從而解決了這個問題。借助虛級聯(lián),GEoS網(wǎng)絡(luò)提供商可以在數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用中達到95%的利用率:STS-1-21v用于在Sonet上傳輸GE數(shù)據(jù)流,VC-4-7v用于在SDH上傳輸GE數(shù)據(jù)流,余下的STS-1/VC-4信道則用于傳送語音。在某些多協(xié)議應(yīng)用中,虛級聯(lián)可以使浪費的容量減少達75%。
此外,虛級聯(lián)可以創(chuàng)造新的服務(wù)等級,從而擴展收入渠道。借助虛級聯(lián),服務(wù)提供商可以為虛級聯(lián)組中需要業(yè)務(wù)級保證的信號指配“保護帶寬”,并從中收取額外費用。
GFP是應(yīng)用EoS技術(shù)的關(guān)鍵要素。根據(jù)ITU 規(guī)范的定義,GFP是一種與協(xié)議無關(guān)、能傳送任何數(shù)據(jù)包的幀描述和打包機制。
GFP是一種把可變長度的有效載荷映射到Sonet/SDH同步載荷封包中的成幀過程。GFP的價值在于它為本地數(shù)據(jù)協(xié)議(如以太網(wǎng)和光纖通道等)提供了簡單的封包方案。GFP有兩種方式:幀映射和透明封包。對于千兆以太網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議,幀映射是最有效和最通用的方法。
GFP允許在Sonet/SDH網(wǎng)絡(luò)上靈活有效地傳輸多種協(xié)議。它具有極低的開銷需求和魯棒的幀描述。
隨著連接到Sonet/SDH網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不斷增多,服務(wù)提供商需要通過簡單的軟硬件設(shè)計,找到一種高效的方法來支持多協(xié)議傳輸。借助GFP與虛級聯(lián),他們可以提高設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的效率,并降低成本。
GFP和虛級聯(lián)是通用的實現(xiàn)技術(shù),而鏈路容量調(diào)整機制(LCAS)和面向SDH的鏈路接入過程則是制造商的可選方案。LCAS可以被認為是虛級聯(lián)的補充,它允許設(shè)計者實時調(diào)整虛級聯(lián)組的容量。因此,運營商和設(shè)備制造商能夠根據(jù)終端用戶需求和網(wǎng)絡(luò)條件的變化,調(diào)整為一個組提供的STS-1/VC-4數(shù)量。LCAS還允許在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)動態(tài)地調(diào)節(jié)STS-1/VC-4容器的數(shù)目。
實時調(diào)整
對于服務(wù)提供商來說,采用LCAS的回報是能夠提供實時的可伸縮數(shù)據(jù)服務(wù),并維持傳輸?shù)姆?wù)等級協(xié)議(SLA)。虛級聯(lián)本身不能提供實時的、無差錯的調(diào)整,因為在改變管道的容量大小時要求管道兩端必須同步。盡管這種同步可以由軟件在數(shù)秒時間內(nèi)完成,但服務(wù)提供商在跨越不同的運營支撐系統(tǒng)(OSS)時面臨挑戰(zhàn),因為他們目前不支持無縫的交接。在這種環(huán)境下,如果沒有LCAS,實時帶寬調(diào)整是很難實現(xiàn)的。
LCAS的結(jié)構(gòu)給那些試圖內(nèi)建這種支持能力的OEM廠商增加了一定的設(shè)計復(fù)雜度和風險。不過,支持LCAS的成幀器提供了針對此問題的低成本、低風險解決方案。
半導(dǎo)體技術(shù)的進步為芯片設(shè)計者帶來更高的性能和增加功能的空間。例如,GFP、虛級聯(lián)和LCAS已經(jīng)被集成到下一代Sonet/SDH成幀器中。這些新芯片的擴展功能和模塊性改變了OEM廠商的設(shè)計約束,并為服務(wù)提供商帶來新級別的靈活性。其它Sonet/SDH成幀器IC則著眼于解決GEoS的多協(xié)議和多速率問題。這些新器件將千兆以太網(wǎng)與分插復(fù)用、虛級聯(lián)和其它功能集成在一塊芯片上,減少了OEM的上市時間,并改善了系統(tǒng)的成本、功耗和尺寸。
雖然以太網(wǎng)是一種更簡單、更廉價的解決方案,但它不是專為Sonet/SDH網(wǎng)絡(luò)的環(huán)形拓撲所優(yōu)化的。因此,以太網(wǎng)通常不能充分利用已部署的環(huán)形拓撲功能來提高系統(tǒng)可用性。新的GEoS解決方案能通過利用GFP/虛級聯(lián)的優(yōu)勢,在現(xiàn)有的Sonet/SDH環(huán)形網(wǎng)上傳輸GE數(shù)據(jù)幀。這種能力使得數(shù)據(jù)客戶能夠更迅速地利用Sonet/SDH網(wǎng)絡(luò),并降低EoS應(yīng)用的總體系統(tǒng)成本。
作者:Chris Hamilton
區(qū)域行銷總監(jiān)
Nathaniel Grier
行銷總監(jiān)
杰爾系統(tǒng)公司光網(wǎng)絡(luò)IC部
