用于千兆以太網數據傳輸的SDH虛級聯技術

用于千兆以太網數據傳輸的SDH虛級聯技術

摘要：通過SDH網絡傳輸以太網數據（Ethernet over SDH）是一種新涌現的寬帶數據傳輸技術。由于以太網和SDH凈荷的速率不匹配，因此當采用現有技術將以太網幀向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虛級聯技術可為千兆以太網數據傳輸開辟大小合適的SDH通道，不但可以提高SDH網絡帶寬利用率而且可以動態地分配帶寬資源。

隨著1000MHz以太網技術的逐步成熟以及10GHz以太網標準的即將問世，以太網技術正由局域網技術擴展為城域網（MAN）和廣域網（WAN）技術。但以太網的性能監視和故障定位能力較弱，為了彌補這些缺陷，充分利用現有的網絡設施，目前網絡提供商正試圖利用現有的SDH光網絡來傳送以太網數據（EOS）。但是，由于以太網和SDH的標準速率并不完全匹配，當將以太網幀向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數據往往需要一個完整的2.5Gbps的SDH傳輸通道，這無疑會造成巨大的帶寬浪費，理論上，可使用SDH級聯技術構造大小合適的SDH傳輸通道，來傳輸以太網數據，但不幸的是很多現有的SDH網絡并不支持級聯處理，而要更新這些網絡設施代價太大。因此這種級聯傳輸方法目前并不現實。

本文采用多個虛級聯的SDH虛容器（VC-3）為千兆以太網數據流開辟大小合適的SDH傳輸通道，配合使用鏈路容量調整配置（LCAS）技術，不僅可以提高傳輸帶寬的利用率，而且可以動態地分配帶寬資源。

1 SDH虛級聯的基本原理

虛級聯是指用來組成SDH通道的多個虛容器（VC-n）之間并沒有實質的級聯關系，它們在網絡中被分別處理獨立傳送，只是它們所傳的數據具有級聯關系。這種數據的級聯關系在數據進入容器之前即作好標記，待各個VC-n的數據到達目的終端后，再按照原定的級聯關系進行重新組合。SDH級聯傳送需要每個上SDH網元都有級聯處理功能，而虛級聯傳送只需要終端設備具有相應的功能即可，因此易于實現。

如圖1所示，使用虛級聯技術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。

包含X個VX-3的虛級聯通道可以用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HR字節用來做虛級聯處理的序列指示（SQ）和復幀指示（MFI），以下將詳細說明。

VC-3加上段開銷（SOH）即可構成完整的STS-1信道，因此X個虛級聯的STS-1可表示為STS-1-Xv。由于STS-1-Xv中每一個STS-1信道的數據可能在網絡中獨立傳輸，各個STS-1信道的數據經過傳輸后會存在不同的傳輸延遲。因此，當STS-1-Xv中各個STS-1信道的數據到達目的終端時，必然先對它們之間的時延差進行補償，經過重新同步定位后，重構一個與送時相同的凈荷域。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用來指示各個虛級聯的STS-1數據幀之間的相位關系（時延差）。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，隨著每一個基本幀的到來，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，一個復幀共由4096個基本幀構成，復幀周期為512ms，因此可以表示256ms內的相位差。

SQ用來指示各個虛級聯的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中每一個傳送的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個比特由第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STS-1信道。

2 SDH虛級聯的技術實現

本節依據虛級聯的基本原理，實現千兆以及網數據在2.5Gbps速率的SDH網絡中的虛級聯傳輸。虛級聯處理包括發送端虛級聯處理（TVCP）和接收端虛級聯處理（RVCP）兩部分。

2.1 發送端虛級聯處理

TVCP實現以太網數據在SDH物理通道中的是映射以及虛級聯復幀指示和序列指示的處理。

圖3中通用封幀處理器（GFP）負責以太網數據的封裝和定界。以太網數據經過GFP處理后，可被稱為以太網邏輯數據。虛線框部分為發端虛級聯處理模塊（TVCM）

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