新一代SDH/SONET技术

摘要　从SDH/SONET光传输网的现状出发，分别对SDH/S0NET ADMs的发展趋势、Data over SDH、RPR over SDH及GMPLS-SDH技术等作了介绍。

关键词　NDH/SONET　GFP　Data over GDH　RPR over SDH　GMPLS-SDH

1、引言

　　SDH/SONET作为一种传输技术，其优点是传输速率高，传输延时小，可组成自愈环网络，使网上传输的业务得到充分保护，在传输网上被大量采用，成为目前光纤网上的骨干传输设备。

　　但传统SDH/SONET设备是针对电路交换业务优化设计的，如果传输数据、图像等非对称性或即时业务，必然造成带宽的浪费。同时，传统SDH/SONET传输设备只提供PDH、SDH/SONET系列速率接口，IP业务和图像业务必须经PDH、SDH/SONET接口，进入SDH/SONET传输通道，转换电路层次多，设备造价高。以传输电路交换业务为主的SDH/SONET光传输网络已不能适应多业务共存的传输要求。

　　近几年，正当SDH/SONET传输技术已过时的谣言被过分渲染时，世界上许多通信厂商却在利用各种传送载体作为SDH/SONET的下层结构进行研究和试验，而且已经在操作、维护及网络收入等方面积累了许多有价值的经验。

　　新一代SDH/SONET技术主要体现在拥有本地以太网交换和处理功能的ADM、GFP在SDH/SONET中的应用及GMPLS-SDH技术等。

2、新一代SDH/SONET ADMs发展趋势

　　传统的ADM仅仅为处理一种速率的信号作了优化，如STM-1、STM-4、STM-16或STM-64，并且只支持数量有限的业务接口。但是每种速率都需要自己的ADM、单独的DXC互联它们。这样不仅成本高昂，而且建网时间长和管理不便。此外，由于传统的ADM网络包含大量的网络设备，管理员必须花费较长的时间和较多的资源来配置电路。例如，拥有STM-16 ADM的服务提供商在其每个设备的放置点都需要相应的支路板互连那些提供穿过全网的连接及配置设备间的电路。因此，传统的ADM已经无法满足日渐增长的数据传输需求。

　　近几年，面对数据业务的发展，SDH/SONET ADMs技术为应对新业务的出现在不断地向前发展。

　　第一代SDH/SONET ADMs由汇集各种低速率接口输入到高速OC-N信号单一过程的复用器/解复用器组成。在一个上/下话路站点，只有那些需要被获取的信号下路或被插入，其它业务无需经特殊处理而继续通过网络单元。

　　第二代SDH/SONET ADMs包括交叉连接功能，在网络边缘，ADM让载体进行VC-3/VC-4(STS-1/STS-3)交换。另外，通对SDH/SONET电路增加以太网接口后，使以太网业务映射变得简单和透明。

　　最新一代SDH/SONET ADMs拥有本地以太网交换和处理功能，如VLAN标记、用户优先权分类、本地业务复用和桥接等功能。另外，由于增加了VC功能，改善了被SDH/SONET电路用来运载异步开销的粒度，使SDH/SONET具有动态带宽分配功能。

3、GFP在SDH/SONET中的应用

　　GFP是一种可以透明地将各种数据信号封装进现有网络的开放的通用标准信号适配映射技术。GFP采用类似ATM的自同步定帧技术，简单灵活，开销低，带宽利用率高，标准化程度高，有利于多厂商设备互联互通，可以支持各种网络拓扑，能够对用户数据实施统计复用，可以更有效地防止误码引起的错帧。GFP还有QoS机制，对应的传输层也不限定于SDH，可以是OTN或其它字节同步的物理通道。GFP的真正价值在于它的多协议映射能力，为适应不同协议的要求，GFP定义了两种传送模式：帧映射(GFP-F)和透明传输(GFP-T)。GFP-F是接收一个客户信号帧后将客户信号帧完全地映射进一个或多个可变长度的GFP帧，支持包颗粒级别的速率适配和复用，以便实现虚容器级别的流量工程和汇聚。这种映射模式用于需要对输入PDU进行分组级处理的情况，包括以太网MAC帧、PPP/IP分组或MPLS。GFP-T是将8B/1OB块状编码的客户字符进行解码，然后将得到的码字(数据码字或控制码字)映射一个64B/65B块状码，再加上由块状码生成的CRC-16序列，便构成了一个超组码块(superblock)，N个超级码块构成GFP净荷。映射得到的GFP帧可以立即发送而不必等待整个帧的到达。这种映射方式适合处理视频信号这样的实时业务以及光纤通路、企业系统连接(ESCON)、光纤连接(FICON)等具有固定帧长的块状编码信号格式的存储域(SAN)业务。一个通用映射标准GFP可以替代众多不同和专用的映射方法，可以适用于任何客户信号。

　　3.1　Data over SDH/SONET

　　由于数据业务(主要是IP业务)对于电信的发展变得越来越重要，电信运营商们认识到，传统的SDH/SONET设备不能提供高速率、低成本的数据业务，同时要对新设备进行可观的投资和撤出对现有SDH/SONET设备的投资，显然，若把SDH/SONET网络重新组成一个纯数据网络不经济，而且纯数据网络不能经济地提供现有的传统业务(如固定带宽的租用线和话音业务)。

　　DoS是一种在SDH/SONET设备节点能有效率地提供适应各种不同数据接口的传送机制，尤其适应G比特以太网(GbE)。DoS系统能够在同一个SDH/SONET信道上同时传送低速话音信号和高速数据信号，为电信运营商和业务提供商提供了一个竞争平台。这种宽带和窄带相兼容的接入平台可以适应不同的网络结构，光网络传输能力将继续向可扩展的多业务平台方向发展，在同一个平台上提供以太网、SDH/SONET和OC-48c/OC-/92c光接口。

　　由此可知，在DoS中，用到了三种技术：虚容器(VC)、链路容量调整方案(LCAS)和通用成帧规程(GFP)。
　　3.2　RPR over SDH/SONET

　　为了将以太网扩展到电信级的核心网，需要解决以太网固有的一系列问题，IEEE 802.17弹性分组环(RPR)就是解决方案之一。RPR不是一种独立的结构，它既可以工作在同一层的SDH/SONET或Gb/s以太网上，也可以直接工作在裸光纤上作为路由器的线路接口板。RPR简化了数据包处理过程，不必像以太网那样让业务流在网络中的每一个节点进行IP包的拆分重组、实施排队、整形和处理，而可以将非落地IP包直接前转，明显提高了交换处理能力，对分组业务最佳。RPR的最大特点是采用了一个内嵌控制层，从而可以提供很多新的功能。RPR方式可以利用几乎100%的网络容量来传递确保质量的实时TDM业务，倒换时间可以控制在50ms之内，这在分组解决方案中是很特殊的。从成本上看，RPR成本介于SDH/SONET和Gb/s太网技术之间，数据接口越多，其成本越接近Gb/s以太网，反之则趋近SDH/SONET。总的看，这类技术最适合数据业务量占主导，而TDM业务量也需要可靠有效支持的应用场合。

　　虽然RPR有许多优点，但构建一个单纯的RPR网络也不经济。由于RPR能够支持包括SDH/SONET在内的多种物理层，因此，可以把SDH作为RPR的物理层，即实现RPR over SDH/SONET。这样只需在现有SDH/SONET设备中增加RPR扩展卡功能，就可以发挥RPR的优势，大大提高SDH/SONET网络传输数据业务的带宽利用效率。

　　SDH/SONET是基于时分复用的针对话音业务的网络，所以IEEE802.17标准中定义了一个融合子层(RS)，用SDH/SONET为RPR提供物理层接口，实现RPR MAC层和物理层技术的平滑融合。

　　RPR与SDH/SONET之间的融合子层为服务接口原语和系统分组接口(SPI)信号建立映射关系。融合子层可以采用GFP和SDH上的链路接入规程(LAPS)这两种成帧方法，相应有两种融合方案，分别称为GFP融合子层(GRS)和SDH/SONET融合子层(SRS)。

　　采用GFP封装RPR帧如图6所示。PLI为负载长度域，净负荷类型域标明负荷区是用户数据还是客户管理帧、负荷FCS使用与否，其中低8位是用户负载标示(UPI)，根据ITU-T G.7041的规定，RPR类型的负载标示为(00001010)2。cHEC域、tHEC域分别进行PLI域和净负荷类型域的校验，填充一般RPR类型负载不需要进行GFP头部扩展。当分组起始信号(TSOP)信号有效时开始接收RPR帧作为负荷，当分组结束信号(TEOP)信号有效时结束该帧的封装。

4、GMPLS-SDH/SONET技术

　　为了对SDH/SONET网络传输技术的支持，通用多协议标记交换(GMPLS)设计了专用的标签格式，标签支持对光纤、波带、波长甚至时隙的标识。以CR-LDP的TLV格式为例，其标签项中的LSP-ENC字段指明LSP编码类型，定义了OC-n(SONET)、STS-n(SDH)、GbE、10GbE、DS1-DS4、E1-E4、J3、J4、VT以及光波长、波带等类型。

　　SDH/SONET中的每一个TM、ADM、XC好比一个SDH/SONET LSR，两个SDH/SONET LSRs之间的SDH/SONET通道或电路便成了一条GMPLS LSP。每条SDH/SONET LSP是节点间的逻辑连接，在此节点处，客户层分支信号被适配进VC。GMPLS可以控制相邻捆绑VC(如VC-4-Xc或VC-2-mc)的交换。为建立这样的一条LSP，需要一种信令协议来控制每个SDH/SONET LSR沿路通道上的输入接口、交换矩阵和输出接口。一条SDH/SONET LSP可以是点对点或点对多点，但不是多点对点。GMPLS为SDH/SONET提供信令和路由功能、SDH/SONET中的标记结构可参阅相关文献。

5、结束语

　　新一代SDH/SONET技术的出现和发展不仅成功地延长了SDH/SONET的使用寿命，而且提供了一个融合的简化的网络边缘，可以更灵活有效地支持分组数据业务，增强业务拓展能力。
作者：王亚兵   来源：中国联通网站