相邻级联和虚级联

转载：SDH的级联与LCAS技术（1）2006-11-2012:39:26|分类：默认分类|举报字号订阅摘要：为了在传统SDH网络上更好适应数据业务传送，ITU-T开发了级联和LCAS技术。本文研究了连续级联、虚级联以及相关的LCAS协议。这些技术能部分解决灵活带宽调配问题，现在越来越多的厂家开始在SDH设备上提供这些功能了。运营商采用这些技术能够大量节约网络资源。。关键词：SDH连续级联虚级联G.707MFI1MFI2虚级联组链路容量调整接收端源端序列号弹性分组环通用幀规程Abstract:ForbetteradaptiontotransmissionofdataservicesonTDMnetworksuchasSDH,ITU-TdevelopconcatenationandLCAS.Thispapergivesomeresearchesoncontiguousconcatenation,virtualconcatenationandLCAS.ThesetechnologiescanmakeSDHnetworkprovideflexiblebandwidth.Nowmoreandmoreequipmentcompaniesbegintoaddthesefunctions.totheirSDHproducts.Operatorscansavemoreresourcesbyutilizationofthesetechnologies.Keyword:SDHCCVCG.707MFI1MFI2VCGLCASSinkSourceSQRPRGFP§1技术背景SDH/SONET技术作为当前传输领域最为成熟稳定的技术，近20年得到了极为迅速的发展。他最大的特点就是提供的业务质量稳定，因为有保护机制，而且用于OAM的信息比较丰富，网管可以容易地监视其电路质量，便于维护。他的设计初衷是为了传送语音业务，并为部分需要固定速率的客户提供点对点的专线服务。以北京为例，SDH网络规模不断扩大，表明对于此网络的需求仍然在大量增长，对此带宽资源越显宝贵。随着Internet应用时代的到来，以及Intranet中采用了大量不同的数据协议和技术，并且他们都最终构架在了SDH/SONET网络之上，问题就出现了。一个原本适应静态流量的网络怎样去适应速率不完全匹配的动态业务。在处理日益增长的数据业务流量问题时，SDH网络的构架和带宽利用问题成了需要研究和改进的地方。一个主要的问题是SDH的硬速率和数据业务的接入速率不匹配问题。举例来说,如果100M以太网络接入SDH网络，我们必须给他配置155M的电路，这样将近33%的带宽资源浪费掉了，实际上潜在的浪费可能达到67%。造成这个现象的根本原因在于数据业务的统计和突发特性。另一个低效率问题在于动态带宽的分配。很多数据业务的应用中，数据通道可能需要带宽变化才更显经济，业务高峰的时候带宽大一些，空闲时可以小一点，甚至释放带宽。典型的应用如远程数据库备份，晚上工作时需要大带宽，平时甚至可以不用，这样希望带宽给其他应用。§2解决办法在构建下一代网络之前，我们希望能在传统SDH网络上部分解决这个问题。级联技术和链路容量调整技术就是ITU-T推出用来解决这个问题的。他总的目标就是在传输这个层面上解决带宽适配以节约资源的问题。各种级联技术能够将独立的VC虚容器进行捆绑来适配成合适的带宽。特别是虚级联能够将独立的高阶或者低阶净负荷虚容器在信号发端进行标记分组组成级联组，然后独自传送到目的地，在接收端重新组合，这样带宽利用率大大提高。尽管如此，级联技术还不能解决动态分配带宽的问题。就是说在不中断业务的情况不可能改变带宽。ITU-T提出的LCAS能解决这个问题，因此他和虚级联技术是配套协议，他能在业务不中断的情况下动态改变带宽，这种改变可能是人为网管干预，也可能是故障造成。在故障造成的情况下，当故障恢复时，LCAS还能自动恢复带宽。§3级联技术ITU-T的第15组是负责传输相关标准的研究单位。1996年提出的G.707初次提到了级联技术，称之为Tandemconcatenation。正式详细描述规定级联技术是在2000年10月出版的ITU-TG.707/Y.1322。2001年3月对其中某些细节做了补充，2001年11月为配合LCAS做了改善，重新规定了某些字节的信息含义，最近的一次修改是在2002年8月。ITU-T出台LCAS标准是在2001年11月。VC级联技术是为那些不能很好地符合SDH虚容器标准的净负荷传送使用的，包括VC-3/4/2/12/11级联。ITU-T定义了两种级联方法：连续（相邻）级联和虚级联。两种方法都提供X倍VC带宽的容量给一个通道。不同之处在于终端。连续级联在整个传输过程中保持了相邻带宽的整体性，而虚级联则是在中间把连续带宽打乱并放入各个VC中传送，只是在终端进行重组。虚级联只需在终端设备处具有级联功能即可，而连续级联则必须在整个通路中所有设备都具有此功能。在两种级联中互相转换是可能的。VC4的虚级联和连续级联的转换在ITU-TG.783中有定义。VC2的转换将来会研究。§3・1连续级联Contiguousconcatenation§3・1・1VC4连续级联（X可以取值4,16,64,256）VC4—Xc的连续级联的净负荷区如图1所示。普通功能的POH位于第一列，这个POH是给整个VC-4-Xc用的。比如说BIP-8校验就是检验全负荷区的。2列到X列是固定填充比特。VC-4-Xc是通过X个STM-N中的连续AU-4来传输的。VC-4-Xc中的第一列就位于第一个AU—4中。第一个AU-4的指针指示的就是VC-4-XCJ1字节的位置。第二个到第X个AU4的指针用于级联指示，用来指示净负荷区。指针调整和通常一样执行,X*3个填充字节用来指针调整。VC-4-Xc当X等于4时可以有599,040kbit/s的容量，X=16时容量为2,396,160kbit/s,—次类推。指针指示级联的机制:

如下图2所示，本图源自ITU-7G.707文档。在传统的SDH功能框架下，对于H1,H2字节的I和D比特注意的比较多。现在级联使用的是N比特一一新数据标识。通常N比特组合为0110,而采用了连续级联技术后，有些AU-4的N比特组合就变成了1001。所以指针就有了指示级联大小的功能。例如4个VC4的连续级联，第一个VC4的新数据标识为0110,第二个VC的新数据标识就为1001，标识和前面的VC是级联关系，同样3,4个VC4也是1001，第5个VC4又重新变成0110。这样在一个大的通道里（16*VC4）就划出了4个VC4绑在一起的通道。111 U2ElJ2 4SHi1111 U2ElJ2 4SHi11121.114!516\XF4NSS[0|1D1D1D1DinhiipbimctvdIm峙 ! …… ■*t1lncR-nieiilDIXwindiiNKdw血忖flag?EnaU«iwhen和凹stloutof4biiswidi"inCL"? atIcjj3outuf4bilsmatch"01ic"bn^tidwithiihercods?tnvtft5D-bftl?AcceptmajDrily\Liic＜畔汕2Poisiiivejusitifiction叩Nillmiiiy'■I'l■-：'HliiHPointerZNormfilrsn^eis;l.irAlU.Al-.k 0-7S2decimallorHI: U-7HdeciiiulPosiiiwjuaiffieatioji?Inveri5bbiis',5Acceptm^joriiy巩衣图2AU-4指针安排由图中可以看到，新数据标识采用的是多数表决，3个比特以上符合1001就为新数据，3个比特以上符合0110就是disable状态。§3・1.2在高阶VC中的连续级联（VC-2s在VC-3）ITU-T标准中推荐描述的是VC-2S在VC-3的连续级联，虽然我国采用的复用结构只是标准中的某几种，例如：C12,C3,C4,但原理是一样的。VC-12-Xc提供一个由X个VC12容器构成的净负荷区，第一个VC-12的POH和通常的POH功能类似，但略有不同，比如BIP-2用于全部净负荷区字节的校验。第二个VC到第X个VC的POH位置上是填充比特。

和VC4的连续级联一样，级联区大小的指示是通过TU2指针来完成的。具体如下图3所示：NlNlNlNlSl引［|D|ilDl11Dl“DiE①(Shitsspecifysize)图3TU12指针比特安排这个指针的字节安排和AU指针类似。NNNN仍然叫做新数据标识，采用多数判别，通常0110表示没有级联，1001指示级联。在ITU-TG.7071996年的版本中规定了SS比特的含义，但在新标准中，级联时SS比特不作规定。X个VC12的连续级联，指针增减1,调整X个字节。§3・2虚级联Virtualconcatenation§3・2・1VC4虚级联（X可以取值1,……，256）VC-4-Xv提供了一个连续的净负荷区，有X倍48384/14960kbit/s大，如图4所示。虚容器映射进了VC-4-Xv中的单个VC4。每个VC4都有自己的POH。H4字节用于虚级联指示。\\\\\\LLL-亠I图4VC-4-Xv的结构将一个整体的数据幀分成独立的VC4幀来传输，传输过程中就和传统的SDH机制一样了，这一点和连续级联有很大的不同。在连续级联中，传输经过的每个节点都必须支持连续级联机制，懂得处理新数据标志，从而整体传送；而虚级联不用，只需在源和宿端支持虚级联机制即可。与此同时带来了新的问题，源端将同一幀打散后传送，可能由于时延在宿端重组时需要标明幀的序号，这样才能克服不同通道传输产生的时延。在VC-4-Xv中的VC—4独立通过网络。因为不同的传播速度，独立的VC可能产生延时。不同的延时必须进行补偿，对于虚级联的净负荷整体，各个虚容器必须重组。重组必须至少能克服125微妙的延时。通过引入一个两层的512ms的复幀结构来对付125微妙的延时（最大256ms）。第一层用H4字节的5—8比特，作为4比特的复幀指示（MFI1）。每个基幀MFI1加1,计数从0到15。8比特复幀指示叫第二层（可以理解为高阶）复幀指示（MFI2），利用第一个基幀循环中的第一幀和第二幀中的H4字节的1-4比特（参看图5）。每个第一层复幀周期（0到15），MFI2加1,计数从0到255。那么结合起来，整个复幀周期为16X256=4096幀，时间上为512ms。JI4l=vlIurlBlubll-Fnim*liii1 Jlil.3 貼丄 Jti4I9riSOil7ItiiNrram*III-HritlHIrrndirHhirSTFIII'Kihit-llniiKtf11rSoQuenciindicdocMSBCbiiv11丁0MSo尸WFi |^13il^iiJ特11311lhIrudvnvIivTunKlEdxaiDrIIFI1MSGbififeL«4i'll0n2ndmulivTrAnBindKJErrKFIZL5Rbiu5-Hi0011CCTirr.0da1iJrKKrtri£1'iQfi4ReiZrow1biKef口Irijsitf-j1右良yJWM'「I1■冃cwnurli'f1nRr^rn^ilI'DtfllV"1Q1屯ruCIIIJflJaifiID此*12」i*□□出冲10i1JIIib0W：i110U12RnnrdiDE"1qu-1 - ■・i・--* '■"■■■I8»*■■：11iHJmptTKiin^issf^rW1爭1?!bih"和1i11?2ndvnulEiirMnttind乳hbotMFl2：MS0bizZ00a甘1nnifiiE&BnKioliEJUsrMF12LSB犢纽乩枯001)L1Rt-wnedlTOOflr,i0图5H4各个比特的编码表示安排这种编号方法实际上是通过分层利用，扩大了复幀计数的范围。有了复幀指示，在宿端就可以重组了，在同一周期内，所有复幀指示值相等的幀就是来自同一个VC-4-Xv幀，可以组合在一起。为了正确重组，还必须知道各个VC4的重组顺序，这就需要成员顺序指示。这个问题通过SQ序列指示来完成。用MFI1的14和15幀中的H4字节的高4位表示，如图5所示。序列指示SQ指示了单个VC4连接到VC-4-Xv中的序列/顺序，每个VC-4-Xv中的VC-4都有固定的而且是唯一的序列号，从0到X-1。在VC-4-Xv中传输的第一个时隙序列号是0,依此类推从