在SONET/SDH使用Ethernet Over PDH

摘要：本文討論了通過PDH over SONET/SDH傳輸以太網(EoPoS)，EoPDH，或通過SONET/SDH傳輸以太網的技術方案。這項技術出現(xiàn)于上世紀90年代末，從技術的發(fā)展歷史看，將其稱為下一代的SONET/SDH (NGS)設備。本文討論了制約NGS發(fā)展的主要因素— 與傳統(tǒng)設備協(xié)同工作的能力，并介紹了目前出現(xiàn)的新技術：通過PDH over SONET/SDH傳輸以太網(EoPoS)。將國際電聯(lián)(ITU)制定的Ethernet over PDH (EoPDH)標準與SONET/SDH相融合，可以實現(xiàn)EoPoS與傳統(tǒng)設備的協(xié)同工作，提供有效的數(shù)據傳輸。

引言

運營以太網服務讓很多有利于促進收益增長的電信業(yè)務成為可能，電信運營商必須部署這些服務來維持其競爭地位。但考慮到以太網絡還不能支持鏈路監(jiān)測，故障隔離和診斷測試這些準同步數(shù)字體系(PDF)固有的增強網絡可靠性的優(yōu)勢，許多運營商還沒有下定決心轉向純粹的以太網絡。多年以來，運營商們已將PDH和SONET/SDH網絡視為可向要求苛刻的用戶提供可靠服務的值得信賴的平臺 。

要實現(xiàn)以太網幀從網絡一側到另一側透明高效的傳輸極具挑戰(zhàn)性，在過去實現(xiàn)的成本也很高。在上世紀90年代末，一些運營商將他們的一部分網絡升級為所謂"下一代"的SONET/SDH (NGS)設備。這些設備的優(yōu)勢在于當網絡利用率接近100%時能夠實現(xiàn)以太網和TDM服務的高效傳輸，但NGS設備存在一定的缺點：缺乏與舊系統(tǒng)的互操作性。每個服務的終止節(jié)點或傳遞節(jié)點都需要用新系統(tǒng)替換。這雖然給設備制造商帶來了業(yè)務，但替換舊節(jié)點對運營商卻是一種資本支出。

目前，可以使用舊設備傳輸新協(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營以太網服務的總成本。

關于下一代SONET/SDH (NGS)的說明

在了解這種新方法的優(yōu)勢之前，了解一下NGS的有關細節(jié)至關重要。當傳輸以太網時，NGS將通用成幀規(guī)程(GFP)封裝的以太網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網絡上的每個服務提供極細粒度的帶寬間隔，這種傳輸方案可在接近滿負載的情況下確保SONET/SDH鏈路的最優(yōu)帶寬利用率。許多運營商將此類設備視為理想的技術解決方案。

但是當服務終止或傳遞時，這些連接的虛容器必須轉化成一個物理接口，如OC-3、STM-1、T1、E1或DS3。NGS系統(tǒng)無法與舊系統(tǒng)實現(xiàn)良好的互操作是因為源于NGS節(jié)點的連接虛容器無法通過舊SONET/SDH系統(tǒng)轉化成標準的物理接口。由于舊的SONET/SDH系統(tǒng)無法執(zhí)行這一任務，因此在這些節(jié)點處必須使用NGS設備。另外，當舊網絡用于傳輸源于NGS節(jié)點的服務時，通常整個舊SONET/SDH容器都會被分配給該通道。這就降低了使用NGS而獲得的光纖帶寬效率?？傊琋GS系統(tǒng)不具備與已有傳輸技術的互操作性，承諾的帶寬使用率卻又難以實現(xiàn)。

傳統(tǒng)SONET/SDH和EoPDH的基本原理

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

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


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

PDH服務—T1、E1和DS3，已廣為人知，并得到了全面部署和信任。因此，國際電信聯(lián)盟(ITU)將這些PDH技術作為用于新以太網服務的傳輸層是可以理解的。ITU最近針對通過單個和多個PDH鏈路進行以太網傳輸開發(fā)了新的方法。適用標準包括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)技術的基本組成部分。EoPDH設備采用的協(xié)議棧在圖1中標出，如圖中協(xié)議棧B頂部所示。

EoPDH是一組技術和新標準，它允許運營商采用現(xiàn)有的大量基于銅纜的電信基礎設施來提供新的面向以太網的服務。EoPDH標準為互操作性的實現(xiàn)和運營商逐步遷移到純粹以太網鋪平了道路。 EoPDH采用的標準技術包括幀封裝、映射、鏈路聚集、鏈路容量調整和管理消息傳遞。EoPDH設備的通用功能還包括用于虛擬網絡的流量標記、用戶流量的優(yōu)先級劃分以及眾多較高層應用。盡管EoPDH是為以太網通過PDH支路進行點對點傳輸而創(chuàng)建，當與舊SONET/SDH網絡結合時， EoPDH成為一個重要的、高性價比的以太網服務傳輸工具。

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

一類新的SONET/SDH設備可以采用EoPDH標準將以太網幀映射成虛擬連接的PDH支路，然后利用傳統(tǒng)映射技術通過現(xiàn)有SONET/SDH網絡傳輸PDH連接。這種設備的協(xié)議棧如圖1中的協(xié)議棧B所示。由于這個協(xié)議棧整合了EoPDH和PDH-over-SONET/SDH兩種技術，因此該技術被稱為EoPoS (通過PDH over SONET/SDH傳輸以太網)。

舊協(xié)議棧與在協(xié)議層兼容標準PDH技術的EoPDH協(xié)議棧之間允許一個可選的物理接口，例如：T1、E1口。從而允許EoPoS協(xié)議棧處理可以在通過PDH鏈路連接的設備之間進行。由于協(xié)議棧處理允許在多個設備之間進行，EoPoS技術的一個優(yōu)勢是支持新舊設備的混合環(huán)境。EoPoS的真正優(yōu)勢則在于它可以充分利用現(xiàn)有的通過SONET/SDH網絡傳輸PDH支路的基礎設施和知識。與NGS技術嘗試不惜成本優(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，我們來看一個實際應用。

在大多數(shù)運營商的城域網中，服務都是通過互連的SONET/SDH環(huán)傳遞(圖2)。雖然舊的ADM在圖中被示為單個節(jié)點(節(jié)點C)，但它代表的卻是該區(qū)域中部署的成批的電信設備。舊SONET/SDH設備的部署費用高達上千億美元，這應該能夠適當?shù)貜娬{這一點。如今這種設備大部分都已貶值，只會帶來新的運營費用，注意到這一點至關重要。為了降低新設備的總運營成本，資產的貶值費用以及維護費用必須低于已完全貶值的舊設備的運營費用。光就這一點就足以為維護舊SONET/SDH設備的運營提供強有力的成本依據。


圖2. 城域 SONET/SDH應用框圖

圖2中的節(jié)點A是采用EoPoS技術的新設備。為了保持互操作性，該設備支持傳統(tǒng)的Ethernet-over-SONET/SDH (EoS)和NGS協(xié)議。因此，以太網流量可以從新的EoPoS節(jié)點流向節(jié)點B的NGS系統(tǒng)，也可以從EoPoS節(jié)點流向舊節(jié)點。如前所述，舊節(jié)點的協(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)點無法終止來自NGS節(jié)點的以太網流量。節(jié)點C處的舊ADM可以傳輸來自節(jié)點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。 當現(xiàn)有客戶從舊的TDM服務轉換成以太網服務時，在舊節(jié)點上增加的成本僅有符合EoPDH標準的低成本設備，而不是昂貴的NGS SONET/SDH機箱。

對必需租用PDH線路到達客戶EoPDH設備所在地的應用，PDH層的這種協(xié)議處理劃分也非常有用。 此外，當節(jié)點A和節(jié)點C之間的SONET/SDH網絡由一系列復雜的舊設備互連組成時，舊設備可以管理EoPoS流，就像它們是簡單的PDH支路一樣。雖然本例采用ADM，但受益于EoPoS技術的運營以太網設備包括各種類型的設備，如MSPP、分界單元、ROADM、媒體網關、IP DSLAM以及微波無線電。

結論

支持EoPoS技術的SONET/SDH設備在優(yōu)化部署費用的同時，提供NGS設備所承諾的諸多優(yōu)勢。通常采用標準虛擬串聯(lián)方法，運營以太網服務所耗用的帶寬能以低至1.5Mbps的粒度進行動態(tài)調整。ITU-T G.7042 VCAT/LCAS協(xié)議可以提供動態(tài)分配和靈活性，從而高效地使用所有SONET/SDH帶寬。運營以太網服務用戶能夠分配到他們需要的帶寬，并且浪費的帶寬極少。通過將EoPDH協(xié)議的智能使用與SONET/SDH設備相結合，網絡在支持新運營以太網服務的轉換過程所需的成本將得到最大程度的降低。

類似文章發(fā)表于Electronic Design 2007年4月12日。