下一代SDH技术发展趋势及应用分析(上)

admin

一、概述

　　从20世纪末以来，SDH技术已经成为国家通信基础设施的建设重点，近年来，植根于SDH技术上的新技术层出不穷。因此，在“十一五”规划前期预研课题中突出“下一代SDH技术发展趋势分析”，对于充分利用网络中的已有投资，进一步提升国内产品的领先地位都有着重要意义。

　　未来几年内，SDH将向多业务承载能力、智能化和更高的传输容量这三个方面发展。

　　1.更丰富的多业务承载能力

　　随着电信运营市场竞争的加剧，网络需要承载的业务类型大幅增加。如何在单一的基础网络中实现多类型业务的有效承载，成为了人们广泛关注的问题，并由此产生出一个新的技术概念？多业务传送平台(MSTP)。在国内当前实际的网络建设中，应用最普遍的是基于SDH的多业务传送平台MSTP。

　　基于SDH的MSTP的基本思想是在传统的SDH传输平台上，将SDH对实时业务的有效承载和网络二层甚至三层技术所具有的数据业务处理能力有机结合起来，以增强传送节点对多类型业务的综合承载能力。在当前实际的设备开发和应用中，如何有效地承载以太网业务是关注的重点。为满足客户层对以太网业务性能日益增长的要求，当前新的研究重点己集中在将多协议标签交换(MPLS)和弹性分组环(RPR)等技术内嵌入MSTP中，并和已有技术有效配合，共同提高以太网的业务性能及其组网应用能力。

　　2.更强大的传送智能

　　具有更高的智能也是基于SDH的MSTP的一个重要的发展方向。智能化的光传输技术ASON则可进一步将客户层网络对带宽需求的变化和节点的带宽调整动作关联起来，实现基于SDH的MSTP节点的带宽按需分配。

　　智能光网络是网络发展的必然趋势，但它在网络中的应用将是一个逐步演进的过程。目前，能够部分支持ASON的智能光节点已经开始逐步应用于电信网络。从实际进展情况看，ASON大规模应用于网络各层面还需要一定时间，它将首先在长途骨干网以及城域网的骨干层中得到应用，进而逐步向网络边缘渗透。

　　3.更高的传输容量

　　从过去20多年的电信发展过程来看，光纤通信的发展始终在按照TDM方式进行，高比特率系统的经济效益大致按指数规律增长。目前，10Gbit/s系统已开始在各运营商的骨干网络中大量使用，一些设备制造商的实验室已开发出40Gbit/s系统。

　　从网络应用看，10Gbit/s接口的路由器已经问世，为了提高核心网的效率和功能，希望单波长内能处理多个数字连接，因此核心网的单波长速率向40bit/s方向演进是合乎逻辑的。从实际应用来看，40Gbit/s在节点技术的实现、网络应用和系统的性能价格比等方面还存在一定的问题，因此短期内规模应用的可能性不大。

　　总之，网络发展导致传输网与业务网关系越来越紧密，MSTP在借鉴数据网、交换网等行之有效的技术基础上，将传送和业务节点紧密结合，可灵活的满足多种业务信号的传输要求。因此，在相当长的一段时间内，MSTP将依然是国内城域传输网建设的主流技术。

二、新一代SDH的特点和关键技术

　　(一)新一代SDH节点关键技术

　　1.级联与虚级联

　　随着通信技术的不断发展，越来越多不同类型的应用需要由SDH传送网络承载。但是，大量新的数据业务所需的传送带宽不能和SDH的标准虚容器(VC，Virtual Container)有效匹配。为了使SDH网络能够更高效的承载某些速率类型的业务，尤其是宽带数据业务，需要采用VC级联。

　　VC级联的概念是在ITU-T G.7070中定义的，分为相邻级联和虚级联两种。SDH中用来承载以太网业务的各个VC在SDH的帧结构中是连续的，共用相同的通道开销(POH)，此种情况称为相邻级联，有时也直接简称为级联。SDH中用来承载以太网业务的各个VC在SDH的帧结构中是独立的，其位置可以灵活处理，此种情况称为虚级联。通过级联和虚级联技术，可以实现对以太网带宽和SDH虚通道之间的速率适配。尤其是虚级联技术，可以将从VC-4到VC-12等不同速率的小容器进行组合利用，能够做到非常小的颗粒带宽调节。虚级联技术的特点就是实现了使用SDH经济有效地提供合适大小的信道给数据业务，避免了带宽的浪费，这也是虚级联技术最大的优势。

　　2.链路容量调整方案(LCAS)

　　链路容量调整方案(LCAS)是在ITU-T G.7042中定义的一种可以在不中断数据流的情况下动态调整虚级联个数的功能，它所提供的是平滑地改变传送网中虚级联信号带宽以自动适应业务带宽需求的方法。

　　LCAS是一个双向的协议，它通过实时地在收发节点之间交换表示状态的控制分组来动态调整业务带宽。控制分组所能表示的状态有固定、增加、正常、EOS(表示这个VC是虚级联信道的最后一个VC)、空闲和不使用6种。LCAS可以将有效净负荷自动映射到可用的VC上，从而实现带宽的连续调整，不仅提高了带宽指配速度，对业务无损伤，而且当系统出现故障时，可以动态调整系统带宽，无须人工介入。

　　3.MPLS以及RPR

　　为了能够在以太网业务中更好地引入QoS，在以太网和SDH/SONET之间引入了一个智能适配层。智能适配层的实现技术主要有MPLS和RPR两种。

　　MPLS技术通过LSP标签栈突破了VLAN在核心节点的4096地址空间限制，并可以为以太网QoS、SLA增强和网络资源优化利用提供很好的支持。而RPR技术为全分布式接入，提供快速分组环保护，支持动态带宽分配、空间重用和额外业务。显然，针对不同的网络应用环境和以太网业务的流量模式，内嵌MPLS与内嵌RPR的MSTP各有优缺点。综合两种技术共同实现对以太网业务的处理是一种可以考虑的方法。

　　(二)以太网封装协议

　　目前，MSTP传送以太网帧的协议主要有3种：PPP、LAPS和GFP。LAPS(Link Access Procedure-SDH)和GFP(General Frame Protoco1)是其中应用前景较好的适配协议。

　　LAPS是由武汉邮电科学研究院提出的第一个ITU-T EoS标准X.86。该方案采用ITU-TX.85标准规范的LAPS协议作为以太网MAC层与物理层的SDH之间的数据链路适配层。GFP是在ITU-T G.7041中定义的一种链路层标准，它采用了与ATM技术相似的帧定界方式，利于多厂商设备互联互通。GFP引进了多服务等级的概念，实现了用户数据的统计复用和QoS功能。GFP采用不同的业务数据封装方法对不同的业务数据进行封装，包括GFP-F和GFP-T两种方式，从而既可以在字节同步的链路中传送长度可变的数据包，又可以传送固定长度的数据块，是一种简单而又灵活的数据适配方法。

　　(三)MSTP的网络管理

　　MSTP网络管理完成标准管理信息的交换及故障管理、性能管理、配置管理、安全管理、计费管理。由于MSTP设备具有较强的多业务承载能力，MSTP-EMS和MSTP-NMS所包含的管理功能可以分别在逻辑上分成SDH传送管理层和数据业务管理层两个层次。SDH传送管理层主要包含传统SDH传送网络所需要的各项管理功能，数据业务管理层主要包含MSTP实现多业务承载后，作为业务提供网络所需的各项业务管理功能。

　　(四)动态带宽分配

　　如何提高SDH带宽分配的灵活性，一直是人们十分关注的问题。通过综合采用前面介绍的各项新技术(虚级联、LCAS、GFP/LAPS)，配合以日趋成熟的ASON标准所定义的控制平面智能，能够实现SDH带宽的动态按需分配(BoD，Bandwidth on Demand)。

　　SDH带宽的按需分配可以采用分布控制或集中控制两种不同的实现方法。分布控制的实现方法中，通路的建立需要基于标准的UNI接口和使用GMPLS协议；集中控制实现方法则需要使用网管系统(网元管理系统EMS/网络管理系统NMS)完成网络控制。