SDH的虛容器（VC）級聯研究

2019-11-03 09:06:11

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供稿：網友

烽火通信張繼軍

　　隨著通信技術的不斷發展，越來越多不同類型的應用需要通過SDH傳送網絡承載。由于SDH自身能夠對外提供的標準接口種類有限，為了更高效的承載某些速率類型的業務，需要采用虛容器（VC）級聯的辦法。

　　近年來，基于SDH的多業務傳送平臺（MSTP）技術在城域網中得到了廣泛應用，該技術的核心思想在于將SDH的基本功能和以太網業務的承載、二層處理進行有機的結合。如何將10M、100M、GE以太網業務和SDH的虛容器（VC）有效結合，其中很重要的一點就是采用VC級聯。

一、 VC級聯的定義和特點

　　1．級聯的定義

　　級聯是將多個虛容器組合起來，形成一個組合容量更大的容器的過程，該容器可以當作仍然保持比特序列完整性的單個容器使用。當需要承載的業務帶寬不能和SDH定義的一套標準虛容器（VCs）有效匹配時，可以使用VC級聯。

　　根據級聯VC的種類，可以分為：

　　VC-3/4的級聯：提供容量大于一個C-3/4的有效載荷的傳送；

　　VC-2的級聯：實現容量大于一個C-2容器，但低于一個C-3/4容器的有效載荷的傳送；

　　VC-1n的級聯：實現容量大于一個C-1，但低于一個C-2/3/4容器的有效載荷的傳送。

　　從級聯的方法上，可以分為連續級聯和虛級聯。兩種方法都能夠使傳輸帶寬擴大到單個VC的X倍，它們的主要區別在于構成級聯的VC的傳輸方式。連續級聯需要在整個傳輸過程中保持占用一個連續的帶寬，而虛級聯先將連續的帶寬拆分為多個獨立的VCs，各獨立的VCs分別傳送，在接收側重新組合為連續帶寬。

　　ITU-T G.707標準對VC級聯進行了規定。

　　2．級聯提高了傳輸系統的帶寬利用率

　　隨著網絡上層業務和應用類型的增加，SDH網需要承載的業務種類越來越多，很多新類型業務尤其是大量新的數據業務，所需的傳送帶寬不能和SDH的標準虛容器（VCs）有效匹配。

　　級聯的最大優點是承載多業務（主要是數據業務）時提高了傳輸系統的帶寬利用率。我們可以將采用標準VC映射數據業務和采用VC級聯方法承載相應業務時的帶寬利用率作一個比較，級聯對帶寬利用率的改善很明顯。

二、 VC虛級聯應用中的鏈路容量調整方案（LCAS）

　　ITU-T G.7042/Y.1305標準定義了鏈路容量調整方案（LCAS）。LCAS提供了一種虛級聯鏈路首端和末端的適配功能，可用來增加或減少SDH/OTN網中采用虛級聯構成的容器的容量大小。當某一虛容器（VC）發生故障時，采用鏈路容量調整方案可以自動的暫時降低容量，VC故障恢復時自動增加容量。

　　1．LCAS控制分組

　　為了保證容量調整時虛級聯鏈路首端和末端的同步，LCAS定義了一套控制分組。控制分組描述了虛級聯的鏈路狀態，保證當網絡發生變化時，鏈路首端和末端能夠及時動作并保持同步。

　　低階虛級聯控制分組仍采用K4 Bit 2構成的32比特復幀攜帶。

　　新的K4字節bit2復幀的前11比特（復幀指示字段MFI和序列指示字段SQ）和G.707關于虛級聯的規定相同，增加的字段主要包括：

　　控制字段CTRL（bit12—15）：從首端向末端傳遞信息，實現兩端組成員（注：VCG中的各VC即為VCG的組成員）的狀態同步；

　　組標識字段GID（bit 16）：標識VCG，同一個VCG的所有成員GID相同；

　　再排序確認比特RS-Ack（bit 21）：消息由末端向首端發送，傳遞末端檢測出的成員序列的變化；

　　成員狀態字段MST（bit 22—29）：消息由末端向首端發送，傳遞同一VCG中各成員的狀態信息（正常或失效）；

　　CRC-3字段（bit 30—32）：用以保護控制分組，簡化了確認虛級聯開銷變化的工作。

　　鑒于本文篇幅，LCAS工作過程中上述字段的用法在此不作詳細討論，感興趣的讀者可參閱ITU-T G.7042/Y.1305標準。

　　2．LCAS的工作原理

　　鏈路容量調整方案（LCAS）中考慮了多種可能的控制過程。為方便理解，下面僅以VCG中處于序列中間的某一VC失效時的LCAS控制過程來闡述其工作原理。

　　VCG中某VC（設為成員i）失效：

　　a. VCG鏈路末端節點首先檢測出故障并向首端發送成員失效消息（MST=FAIL），指出失效成員（成員i）；

　　b. 首端節點將成員i的控制字段CTRL置為“不可用（DNU）”，發往末端節點；

　　c. 末端節點開始僅采用正常的VCs重組VCG（即將失效的VC從VCG中暫時刪除）；

　　d. 此時首端節點亦將失效VC從VCG中暫時刪除，僅采用正常VCs發送數據；

　　需要注意的是，故障發生后直至步驟c（末端節點開始僅采用正常的VCs重組VCG）前，數據傳輸錯。出錯時長=末端節點至首端節點的消息傳輸延時（步驟a）+首端節點響應時間+首端節點至末端節點的消息傳輸延時（步驟b）。傳輸層網絡并不考慮發送、接收數據的完整性，這一問題由網絡上層的數據層處理。

　　失效VC恢復后：

　　e. VCG鏈路末端節點首先檢測出失效的VC恢復，向首端發送“成員恢復消息（MST=OK）”；

　　f. 首端將該成員的控制字段CTRL置為“正常（NORM）”，發往末端節點。

　　3．LCAS和非LCAS的網絡互通

　　由于LCAS標準定義的K4字節Bit2復幀的編碼、使用規則兼容了ITU-T G.707標準中有關虛級聯的規定，因此支持虛級聯LCAS和非LCAS的網絡能夠實現互通，但此時LCAS功能不再作用。

　　通信業務的有效承載應同時兼顧帶寬適配的效率和業務的安全性，如前所述，采用VC虛級聯和鏈路容量調整方案（LCAS）能夠很好的實現這一目標。

　　基于SDH的多業務傳送節點（MSTP）如采用VC虛級聯方式承載寬帶業務（如以太網業務），能很好的保證傳輸帶寬和上層業務帶寬有效適配，并能夠支持寬帶業務的多路徑傳輸（即虛級聯的多個VC采用不同的傳輸路徑）。而由此亦出現了多路徑傳輸時的業務安全性問題。烽火通信針對城域傳輸網推出的基于SDH的多業務傳送平臺（METRO FONST）已廣泛應用于各大基礎通信網絡中，其重要特點之一就是采用鏈路容量調整方案（LCAS）實現多路徑傳輸時的業務保護。最近針對多家國內外廠商的MSTP設備測試顯示，烽火通信的這一技術處于領先水平。

----《通信世界》