在SONET/SDH使用Ethernet Over PDH

本文討論了通過PDH over SONET/SDH傳輸以太網(wǎng)(EoPoS)，EoPDH或通過SONET/SDH傳輸以太網(wǎng)的技術(shù)方案。這項(xiàng)技術(shù)出現(xiàn)于上世紀(jì)90年代末，從技術(shù)的發(fā)展歷史看，將其稱為下一代的SONET/SDH (NGS)設(shè)備。本文討論了制約NGS發(fā)展的主要因素—與傳統(tǒng)設(shè)備協(xié)同工作的能力，并介紹了目前出現(xiàn)的新技術(shù)：通過PDH over SONET/SDH傳輸以太網(wǎng)(EoPoS)。將國(guó)際電聯(lián)(ITU)制定的Ethernet over PDH (EoPDH)標(biāo)準(zhǔn)與SONET/SDH相融合，可以實(shí)現(xiàn)EoPoS與傳統(tǒng)設(shè)備的協(xié)同工作，提供有效的數(shù)據(jù)傳輸。

引言

運(yùn)營(yíng)以太網(wǎng)服務(wù)讓很多有利于促進(jìn)收益增長(zhǎng)的電信業(yè)務(wù)成為可能，電信運(yùn)營(yíng)商必須部署這些服務(wù)來維持其競(jìng)爭(zhēng)地位。但考慮到以太網(wǎng)絡(luò)還不能支持鏈路監(jiān)測(cè)，故障隔離和診斷測(cè)試這些準(zhǔn)同步數(shù)字體系(PDF)固有的增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)可靠性的優(yōu)勢(shì)，許多運(yùn)營(yíng)商還沒有下定決心轉(zhuǎn)向純粹的以太網(wǎng)絡(luò)。多年以來，運(yùn)營(yíng)商們已將PDH和SONET/SDH網(wǎng)絡(luò)視為可向要求苛刻的用戶提供可靠服務(wù)的值得信賴的平臺(tái)。

要實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)幀從網(wǎng)絡(luò)一側(cè)到另一側(cè)透明高效的傳輸極具挑戰(zhàn)性，在過去實(shí)現(xiàn)的成本也很高。在上世紀(jì)90年代末，一些運(yùn)營(yíng)商將他們的一部分網(wǎng)絡(luò)升級(jí)為所謂"下一代"的SONET/SDH (NGS)設(shè)備。這些設(shè)備的優(yōu)勢(shì)在于當(dāng)網(wǎng)絡(luò)利用率接近100%時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)以太網(wǎng)和TDM服務(wù)的高效傳輸，但NGS設(shè)備存在一定的缺點(diǎn)：缺乏與舊系統(tǒng)的互操作性。每個(gè)服務(wù)的終止節(jié)點(diǎn)或傳遞節(jié)點(diǎn)都需要用新系統(tǒng)替換。這雖然給設(shè)備制造商帶來了業(yè)務(wù)，但替換舊節(jié)點(diǎn)對(duì)運(yùn)營(yíng)商卻是一種資本支出。

目前，可以使用舊設(shè)備傳輸新協(xié)議，新協(xié)議的重要性也更加顯著，能夠最大程度地降低新型運(yùn)營(yíng)以太網(wǎng)服務(wù)的總成本。

關(guān)于下一代SONET/SDH (NGS)的說明

在了解這種新方法的優(yōu)勢(shì)之前，了解一下NGS的有關(guān)細(xì)節(jié)至關(guān)重要。當(dāng)傳輸以太網(wǎng)時(shí)，NGS將通用成幀規(guī)程(GFP)封裝的以太網(wǎng)幀直接裝入可變帶寬連接的SONET/SDH虛容器中。這種方案主要采用ITU-T G.707定義的方法，通過為NGS網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)服務(wù)提供極細(xì)粒度的帶寬間隔，這種傳輸方案可在接近滿負(fù)載的情況下確保SONET/SDH鏈路的最優(yōu)帶寬利用率。許多運(yùn)營(yíng)商將此類設(shè)備視為理想的技術(shù)解決方案。

但是當(dāng)服務(wù)終止或傳遞時(shí)，這些連接的虛容器必須轉(zhuǎn)化成一個(gè)物理接口，如OC-3、STM-1、T1、E1或DS3。NGS系統(tǒng)無法與舊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)良好的互操作是因?yàn)樵从贜GS節(jié)點(diǎn)的連接虛容器無法通過舊SONET/SDH系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的物理接口。由于舊的SONET/SDH系統(tǒng)無法執(zhí)行這一任務(wù)，因此在這些節(jié)點(diǎn)處必須使用NGS設(shè)備。另外，當(dāng)舊網(wǎng)絡(luò)用于傳輸源于NGS節(jié)點(diǎn)的服務(wù)時(shí)，通常整個(gè)舊SONET/SDH容器都會(huì)被分配給該通道。這就降低了使用NGS而獲得的光纖帶寬效率。總之，NGS系統(tǒng)不具備與已有傳輸技術(shù)的互操作性，承諾的帶寬使用率卻又難以實(shí)現(xiàn)。

傳統(tǒng)SONET/SDH和EoPDH的基本原理

這種通過PDH over SONET/SDH網(wǎng)絡(luò)(EoPoS)高效傳輸以太網(wǎng)的新技術(shù)并未背離傳統(tǒng)的傳輸方法，而是充分利用了傳統(tǒng)的傳輸方法。為了掌握這種技術(shù)的要點(diǎn)，我們需要從舊SONET/SDH系統(tǒng)的一些基礎(chǔ)知識(shí)開始。

所有通信設(shè)備都通過軟硬件協(xié)議處理來執(zhí)行海量任務(wù)。傳統(tǒng)的SONET/SDH分插復(fù)用器(ADM)的基本協(xié)議棧如圖1中的協(xié)議棧A所示。這個(gè)協(xié)議棧用來傳輸T1、E1和DS3專線接入等PDH 時(shí)域復(fù)用TDM服務(wù)已有很多年了。

圖1. 通過PDH over SONET傳輸以太網(wǎng)(EoPoS)和舊SONET/SDH協(xié)議的對(duì)比

PDH服務(wù)—T1、E1和DS3，已廣為人知，并得到了全面部署和信任。因此，國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)將這些PDH技術(shù)作為用于新以太網(wǎng)服務(wù)的傳輸層是可以理解的。ITU最近針對(duì)通過單個(gè)和多個(gè)PDH鏈路進(jìn)行以太網(wǎng)傳輸開發(fā)了新的方法。適用標(biāo)準(zhǔn)包括ITU-T G.7041、G.7042和G.7043。這些新的方法是EoPDH (通過PDH over SONET/SDH傳輸以太網(wǎng))技術(shù)的基本組成部分。EoPDH設(shè)備采用的協(xié)議棧在圖1中標(biāo)出，如圖中協(xié)議棧B頂部所示。

EoPDH是一組技術(shù)和新標(biāo)準(zhǔn)，它允許運(yùn)營(yíng)商采用現(xiàn)有的大量基于銅纜的電信基礎(chǔ)設(shè)施來提供新的面向以太網(wǎng)的服務(wù)。EoPDH標(biāo)準(zhǔn)為互操作性的實(shí)現(xiàn)和運(yùn)營(yíng)商逐步遷移到純粹以太網(wǎng)鋪平了道路。EoPDH采用的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)包括幀封裝、映射、鏈路聚集、鏈路容量調(diào)整和管理消息傳遞。EoPDH設(shè)備的通用功能還包括用于虛擬網(wǎng)絡(luò)的流量標(biāo)記、用戶流量的優(yōu)先級(jí)劃分以及眾多較高層應(yīng)用。盡管EoPDH是為以太網(wǎng)通過PDH支路進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸而創(chuàng)建，當(dāng)與舊SONET/SDH網(wǎng)絡(luò)結(jié)合時(shí)，EoPDH成為一個(gè)重要的、高性價(jià)比的以太網(wǎng)服務(wù)傳輸工具。

通過PDH over SONET/SDH傳輸以太網(wǎng)(EoPoS)的優(yōu)勢(shì)

一類新的SONET/SDH設(shè)備可以采用EoPDH標(biāo)準(zhǔn)將以太網(wǎng)幀映射成虛擬連接的PDH支路，然后利用傳統(tǒng)映射技術(shù)通過現(xiàn)有SONET/SDH網(wǎng)絡(luò)傳輸PDH連接。這種設(shè)備的協(xié)議棧如圖1中的協(xié)議棧B所示。由于這個(gè)協(xié)議棧整合了EoPDH和PDH-over-SONET/SDH兩種技術(shù)，因此該技術(shù)被稱為EoPoS (通過PDH over SONET/SDH傳輸以太網(wǎng))。

舊協(xié)議棧與在協(xié)議層兼容標(biāo)準(zhǔn)PDH技術(shù)的EoPDH協(xié)議棧之間允許一個(gè)可選的物理接口，例如：T1、E1口。從而允許EoPoS協(xié)議棧處理可以在通過PDH鏈路連接的設(shè)備之間進(jìn)行。由于協(xié)議棧處理允許在多個(gè)設(shè)備之間進(jìn)行，EoPoS技術(shù)的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是支持新舊設(shè)備的混合環(huán)境。EoPoS的真正優(yōu)勢(shì)則在于它可以充分利用現(xiàn)有的通過SONET/SDH網(wǎng)絡(luò)傳輸PDH支路的基礎(chǔ)設(shè)施和知識(shí)。與NGS技術(shù)嘗試不惜成本優(yōu)化帶寬不同的是，EoPoS在高效率地使用帶寬的同時(shí)仍然可以最大限度地降低成本。為了更好的理解這些優(yōu)勢(shì)，我們來看一個(gè)實(shí)際應(yīng)用。

在大多數(shù)運(yùn)營(yíng)商的城域網(wǎng)中，服務(wù)都是通過互連的SONET/SDH環(huán)傳遞(圖2)。雖然舊的ADM在圖中被示為單個(gè)節(jié)點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)C)，但它代表的卻是該區(qū)域中部署的成批的電信設(shè)備。舊SONET/SDH設(shè)備的部署費(fèi)用高達(dá)上千億美元，這應(yīng)該能夠適當(dāng)?shù)貜?qiáng)調(diào)這一點(diǎn)。如今這種設(shè)備大部分都已貶值，只會(huì)帶來新的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，注意到這一點(diǎn)至關(guān)重要。為了降低新設(shè)備的總運(yùn)營(yíng)成本，資產(chǎn)的貶值費(fèi)用以及維護(hù)費(fèi)用必須低于已完全貶值的舊設(shè)備的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。光就這一點(diǎn)就足以為維護(hù)舊SONET/SDH設(shè)備的運(yùn)營(yíng)提供強(qiáng)有力的成本依據(jù)。

圖2. 城域SONET/SDH應(yīng)用框圖

圖2中的節(jié)點(diǎn)A是采用EoPoS技術(shù)的新設(shè)備。為了保持互操作性，該設(shè)備支持傳統(tǒng)的Ethernet-over-SONET/SDH (EoS)和NGS協(xié)議。因此，以太網(wǎng)流量可以從新的EoPoS節(jié)點(diǎn)流向節(jié)點(diǎn)B的NGS系統(tǒng)，也可以從EoPoS節(jié)點(diǎn)流向舊節(jié)點(diǎn)。如前所述，舊節(jié)點(diǎn)的協(xié)議棧不包括NGS協(xié)議。由于NGS協(xié)議缺乏PDH物理接口，因此舊節(jié)點(diǎn)無法終止來自NGS節(jié)點(diǎn)的以太網(wǎng)流量。節(jié)點(diǎn)C處的舊ADM可以傳輸來自節(jié)點(diǎn)A的EoPoS流。舊ADM處理圖1中協(xié)議棧B的底部，并提供至低成本設(shè)備的物理PDH連接。支持EoPDH的CPE處理圖1中協(xié)議棧B的頂部，這樣就可以完全終止EoPoS流。 當(dāng)現(xiàn)有客戶從舊的TDM服務(wù)轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)服務(wù)時(shí)，在舊節(jié)點(diǎn)上增加的成本僅有符合EoPDH標(biāo)準(zhǔn)的低成本設(shè)備，而不是昂貴的NGS SONET/SDH機(jī)箱。

對(duì)必需租用PDH線路到達(dá)客戶EoPDH設(shè)備所在地的應(yīng)用，PDH層的這種協(xié)議處理劃分也非常有用。 此外，當(dāng)節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)C之間的SONET/SDH網(wǎng)絡(luò)由一系列復(fù)雜的舊設(shè)備互連組成時(shí)，舊設(shè)備可以管理EoPoS流，就像它們是簡(jiǎn)單的PDH支路一樣。雖然本例采用ADM，但受益于EoPoS技術(shù)的運(yùn)營(yíng)以太網(wǎng)設(shè)備包括各種類型的設(shè)備，如MSPP、分界單元、ROADM、媒體網(wǎng)關(guān)、IP DSLAM以及微波無線電。

結(jié)論

支持EoPoS技術(shù)的SONET/SDH設(shè)備在優(yōu)化部署費(fèi)用的同時(shí)，提供NGS設(shè)備所承諾的諸多優(yōu)勢(shì)。通常采用標(biāo)準(zhǔn)虛擬串聯(lián)方法，運(yùn)營(yíng)以太網(wǎng)服務(wù)所耗用的帶寬能以低至1.5Mbps的粒度進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。ITU-T G.7042 VCAT/LCAS協(xié)議可以提供動(dòng)態(tài)分配和靈活性，從而高效地使用所有SONET/SDH帶寬。運(yùn)營(yíng)以太網(wǎng)服務(wù)用戶能夠分配到他們需要的帶寬，并且浪費(fèi)的帶寬極少。通過將EoPDH協(xié)議的智能使用與SONET/SDH設(shè)備相結(jié)合，網(wǎng)絡(luò)在支持新運(yùn)營(yíng)以太網(wǎng)服務(wù)的轉(zhuǎn)換過程所需的成本將得到最大程度的降低。

審核編輯：郭婷