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(VC)和通用成幀協議(GFP)。它們使得單個芯片可以支持多速率、多協議和多信道的Sonet/SDH解決方案,而這樣的解決方案正是當今服務提供商的關鍵競爭力。

在通信世界,“坐享其成”的時代已經結束。大多數公共和私用通信網絡繼續把傳輸業務的重點從語音流轉向數據流。經過時間考驗且已廣泛部署的話音網絡必須在不增加運營費用的前提下更有效地提供數據服務。

這并不是一個微不足道的挑戰,因為Sonet/SDH網絡最初的設計目標是為了支持時分復用的流量,而不是像典型的數據通信中那種很難預測的流量。在設備、軟件、技術以及網絡管理等方面業已投入的龐大資金使得運營商必須利用現有的基礎設施。

對于服務提供商和設備制造商而言,這種產業環境帶來了以下技術和商業挑戰:

*運營商和設備制造商必須充分利用現有的基礎設施,在無需全面升級網絡和追加投資的前提下獲取更多收入。

*服務提供商必須能通過新型的差異化服務,開辟新的收入渠道。隨著本地以太環路和城域以太網等新興接入技術進入市場,一個至關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有的網絡基礎設施上。

*服務供應、升級和維護的價格應該適應新的經濟現實。運營商需要靈活性和可升級能力,以保護他們在基礎設施上的投資。他們希望在開展每項新服務時只需逐步增加資本開支,從而提高投資回報。

*設備需要提供更高的端口密度,并減少體積、功耗和成本。OEM廠商需要設計復用技術,以便使他們能夠重復利用硬件(板卡)、軟件和知識產權(IP)。這還應該結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。目標是節省開發時間,并削減與研發、部署和運營有關的成本。

Sonet/SDH網絡的關鍵器件之一是成幀器。成幀是在比特流內指明或標記通道的技術,它為通信提供了基礎時隙結構以及管理、故障隔離和分區協議選擇等功能。

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(VC)和通用成幀協議(GFP)。它們集成了傳統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提供商的關鍵競爭力。

級聯是一種把大量獨立信號捆綁在一起,以創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。連續級聯要求網絡的所有中間節點都支持類似的級聯功能。但在已部署的Sonet/SDH網絡中,許多網元不能支持所有種類的連續級聯,如果要升級或更新這些設備,其高昂的成本令人望而卻步。

由國際電聯(ITU)開發的虛級聯規范允許運營商基于STS-1或STS-3/VC-4信號指配OC-48 (Sonet)或STM-16 (SDH)管道。因此,設計者能夠把恰當數量的STS-1或VC-4信號捆綁在一起以支持千兆以太網數據流,同時指配另一組STS-1/VC-4信號流以支持光纖通道服務。最終,虛級聯技術使得設備供應商和服務提供商能夠為數據應用提供多個帶寬合適的通道。

我們以采用傳統技術在Sonet上傳輸千兆以太網數據包(GEoS)為例,當使用STS-21c ()級聯信道時,帶寬利用率僅為84%。傳統的級聯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,因為無法保證網絡中恰好存在相同的管道。

新方法利用虛級聯來支持大小不同的管道,從而解決了這個問題。借助虛級聯,GEoS網絡提供商可以在數據傳輸應用中達到95%的利用率:STS-1-21v用于在Sonet上傳輸GE數據流,VC-4-7v用于在SDH上傳輸GE數據流,余下的STS-1/VC-4信道則用于傳送語音。在某些多協議應用中,虛級聯可以使浪費的容量減少達75%。

此外,虛級聯可以創造新的服務等級,從而擴展收入渠道。借助虛級聯,服務提供商可以為虛級聯組中需要業務級保證的信號指配“保護帶寬”,并從中收取額外費用。

GFP是應用EoS技術的關鍵要素。根據ITU 規范的定義,GFP是一種與協議無關、能傳送任何數據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據協議(如以太網和光纖通道等)提供了簡單的封包方案。GFP有兩種方式:幀映射和透明封包。對于千兆以太網和互聯網協議,幀映射是最有效和最通用的方法。

GFP允許在Sonet/SDH網絡上靈活有效地傳輸多種協議。它具有極低的開銷需求和魯棒的幀描述。

隨著連接到Sonet/SDH網絡上的數據業務不斷增多,服務提供商需要通過簡單的軟硬件設計,找到一種高效的方法來支持多協議傳輸。借助GFP與虛級聯,他們可以提高設備和網絡的效率,并降低成本。

GFP和虛級聯是通用的實現技術,而鏈路容量調整機制(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的補充,它允許設計者實時調整虛級聯組的容量。因此,運營商和設備制造商能夠根據終端用戶需求和網絡條件的變化,調整為一個組提供的STS-1/VC-4數量。LCAS還允許在網絡內動態地調節STS-1/VC-4容器的數目。

實時調整

對于服務提供商來說,采用LCAS的回報是能夠提供實時的可伸縮數據服務,并維持傳輸的服務等級協議(SLA)。虛級聯本身不能提供實時的、無差錯的調整,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秒時間內完成,但服務提供商在跨越不同的運營支撐系統(OSS)時面臨挑戰,因為他們目前不支持無縫的交接。在這種環境下,如果沒有LCAS,實時帶寬調整是很難實現的。

LCAS的結構給那些試圖內建這種支持能力的OEM廠商增加了一定的設計復雜度和風險。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。

半導體技術的進步為芯片設計者帶來更高的性能和增加功能的空間。例如,GFP、虛級聯和LCAS已經被集成到下一代Sonet/SDH成幀器中。這些新芯片的擴展功能和模塊性改變了OEM廠商的設計約束,并為服務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的多協議和多速率問題。這些新器件將千兆以太網與分插復用、虛級聯和其它功能集成在一塊芯片上,減少了OEM的上市時間,并改善了系統的成本、功耗和尺寸。

雖然以太網是一種更簡單、更廉價的解決方案,但它不是專為Sonet/SDH網絡的環形拓撲所優化的。因此,以太網通常不能充分利用已部署的環形拓撲功能來提高系統可用性。新的GEoS解決方案能通過利用GFP/虛級聯的優勢,在現有的Sonet/SDH環形網上傳輸GE數據幀。這種能力使得數據客戶能夠更迅速地利用Sonet/SDH網絡,并降低EoS應用的總體系統成本。

作者:Chris Hamilton

區域行銷總監

Nathaniel Grier

行銷總監

杰爾系統公司光網絡IC部