编者按:新型成帧器IC为Sonet/SDH市场带来了两项有别于前代芯片的重要革新:虚级联(VC)和通用成帧协议(GFP)。它们使得单个芯片可以支持多速率、多协议和多信道的Sonet/SDH解决方案,而这样的解决方案正是当今服务提供商的关键竞争力。
在通信世界,“坐享其成”的时代已经结束。大多数公共和私用通信网络继续把传输业务的重点从语音流转向数据流。经过时间考验且已广泛部署的话音网络必须在不增加运营费用的前提下更有效地提供数据服务。
这并不是一个微不足道的挑战,因为Sonet/SDH网络最初的设计目标是为了支持时分复用的流量,而不是像典型的数据通信中那种很难预测的流量。在设备、软件、技术以及网络管理等方面业已投入的庞大资金使得运营商必须利用现有的基础设施。
对于服务提供商和设备制造商而言,这种产业环境带来了以下技术和商业挑战:
*运营商和设备制造商必须充分利用现有的基础设施,在无需全面升级网络和追加投资的前提下获取更多收入。
*服务提供商必须能通过新型的差异化服务,开辟新的收入渠道。随着本地以太环路和城域以太网等新兴接入技术进入市场,一个至关重要的问题是如何以最低的成本、最小的工作量以及最少的负面影响将它们连接到现有的网络基础设施上。
*服务供应、升级和维护的价格应该适应新的经济现实。运营商需要灵活性和可升级能力,以保护他们在基础设施上的投资。他们希望在开展每项新服务时只需逐步增加资本开支,从而提高投资回报。
*设备需要提供更高的端口密度,并减少体积、功耗和成本。OEM厂商需要设计复用技术,以便使他们能够重复利用硬件(板卡)、软件和知识产权(IP)。这还应该结合可扩展的模块化硬件,如多通道、多速率成帧器和即插即用的光模块。目标是节省开发时间,并削减与研发、部署和运营有关的成本。
Sonet/SDH网络的关键器件之一是成帧器。成帧是在比特流内指明或标记通道的技术,它为通信提供了基础时隙结构以及管理、故障隔离和分区协议选择等功能。
新型成帧IC为Sonet/SDH市场带来了两项有别于前代芯片的重要革新:虚级联(VC)和通用成帧协议(GFP)。它们集成了传统成帧器及其辅助器件的功能,使得单个芯片可以支持多速率、多协议和多信道的Sonet/SDH解决方案,而这样的解决方案正是当今多服务提供商的关键竞争力。
级联是一种把大量独立信号捆绑在一起,以创建一个超速率逻辑通道的方法,目的是提供比一个信号能享用的更多带宽。连续级联要求网络的所有中间节点都支持类似的级联功能。但在已部署的Sonet/SDH网络中,许多网元不能支持所有种类的连续级联,如果要升级或更新这些设备,其高昂的成本令人望而却步。
由国际电联(ITU)开发的虚级联规范允许运营商基于STS-1或STS-3/VC-4信号指配OC-48 (Sonet)或STM-16 (SDH)管道。因此,设计者能够把恰当数量的STS-1或VC-4信号捆绑在一起以支持千兆以太网数据流,同时指配另一组STS-1/VC-4信号流以支持光纤通道服务。最终,虚级联技术使得设备供应商和服务提供商能够为数据应用提供多个带宽合适的通道。
我们以采用传统技术在Sonet上传输千兆以太网数据包(GEoS)为例,当使用STS-21c (1.244Gbps)级联信道时,带宽利用率仅为84%。传统的级联方法允许运营商把容量划分为STS-1(51 Mbps)、STS-3/STM-1(155 Mbps)或 STS-12/STM-4(622Mbps)等几个级别。然而,混合与匹配不同的管道是很难的,因为无法保证网络中恰好存在相同的管道。
新方法利用虚级联来支持大小不同的管道,从而解决了这个问题。借助虚级联,GEoS网络提供商可以在数据传输应用中达到95%的利用率:STS-1-21v用于在Sonet上传输GE数据流,VC-4-7v用于在SDH上传输GE数据流,余下的STS-1/VC-4信道则用于传送语音。在某些多协议应用中,虚级联可以使浪费的容量减少达75%。
此外,虚级联可以创造新的服务等级,从而扩展收入渠道。借助虚级联,服务提供商可以为虚级联组中需要业务级保证的信号指配“保护带宽”,并从中收取额外费用。
GFP是应用EoS技术的关键要素。根据ITU G.7041规范的定义,GFP是一种与协议无关、能传送任何数据包的帧描述和打包机制。
GFP是一种把可变长度的有效载荷映射到Sonet/SDH同步载荷封包中的成帧过程。GFP的价值在于它为本地数据协议(如以太网和光纤通道等)提供了简单的封包方案。GFP有两种方式:帧映射和透明封包。对于千兆以太网和互联网协议,帧映射是最有效和最通用的方法。
GFP允许在Sonet/SDH网络上灵活有效地传输多种协议。它具有极低的开销需求和鲁棒的帧描述。
随着连接到Sonet/SDH网络上的数据业务不断增多,服务提供商需要通过简单的软硬件设计,找到一种高效的方法来支持多协议传输。借助GFP与虚级联,他们可以提高设备和网络的效率,并降低成本。
GFP和虚级联是通用的实现技术,而链路容量调整机制(LCAS)和面向SDH的链路接入过程则是制造商的可选方案。LCAS可以被认为是虚级联的补充,它允许设计者实时调整虚级联组的容量。因此,运营商和设备制造商能够根据终端用户需求和网络条件的变化,调整为一个组提供的STS-1/VC-4数量。LCAS还允许在网络内动态地调节STS-1/VC-4容器的数目。
实时调整
对于服务提供商来说,采用LCAS的回报是能够提供实时的可伸缩数据服务,并维持传输的服务等级协议(SLA)。虚级联本身不能提供实时的、无差错的调整,因为在改变管道的容量大小时要求管道两端必须同步。尽管这种同步可以由软件在数秒时间内完成,但服务提供商在跨越不同的运营支撑系统(OSS)时面临挑战,因为他们目前不支持无缝的交接。在这种环境下,如果没有LCAS,实时带宽调整是很难实现的。
LCAS的结构给那些试图内建这种支持能力的OEM厂商增加了一定的设计复杂度和风险。不过,支持LCAS的成帧器提供了针对此问题的低成本、低风险解决方案。
半导体技术的进步为芯片设计者带来更高的性能和增加功能的空间。例如,GFP、虚级联和LCAS已经被集成到下一代Sonet/SDH成帧器中。这些新芯片的扩展功能和模块性改变了OEM厂商的设计约束,并为服务提供商带来新级别的灵活性。其它Sonet/SDH成帧器IC则着眼于解决GEoS的多协议和多速率问题。这些新器件将千兆以太网与分插复用、虚级联和其它功能集成在一块芯片上,减少了OEM的上市时间,并改善了系统的成本、功耗和尺寸。
虽然以太网是一种更简单、更廉价的解决方案,但它不是专为Sonet/SDH网络的环形拓扑所优化的。因此,以太网通常不能充分利用已部署的环形拓扑功能来提高系统可用性。新的GEoS解决方案能通过利用GFP/虚级联的优势,在现有的Sonet/SDH环形网上传输GE数据帧。这种能力使得数据客户能够更迅速地利用Sonet/SDH网络,并降低EoS应用的总体系统成本。
作者:Chris Hamilton
区域行销总监
Nathaniel Grier
行销总监
杰尔系统公司光网络IC部
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