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下一代SDH的现状及发展趋势分析
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摘 要:本文首先描述了下一代SDH的定位以及发展历程,其次介绍了下一代SDH所采用的核心技术,最后简要阐述了针对未来智能光网络的一些观点。

  关键词:城域网MAN;同步数字系列SDH;多业务传送平台MSTP;弹性分组环RPR;光分插复用器OADM;光交叉连接器OXC;光传送网OTN;自动交换传送网ASTN

(一)下一代SDH的定位以及发展历程

  下一代SDH的产生与近年来兴起的城域网建设密切相关,回顾从前,国内几乎没有城域网(MAN)的概念,因为话音业务是主体,而本地网是一个大家都熟悉的字眼,本地网又分为市话网、郊区网还有农话网。现在数据业务发展比较快,虽然在运营过程中还存在不少障碍和问题,但趋势是明朗的。现在,国内各大运营商纷纷提出各自的城域网建设计划,而且开展得如火如荼,究其本质原因,是为了实现网络优化,即在长途骨干网与用户接入网之间消除“断层”现象。因为城域网将分布在不同地点(企业、机关、智能小区、商住楼、宾馆、学校等等)的用户业务进行最大程度的整合、梳理、汇聚后,再送往骨干层,从而使网络层次变得非常清晰,效率也得到极大提升。当然,城域网内部又可细分为核心、汇聚和接入层,要根据城市的网络规模、容量大小等实际情况具体进行规划,不能“一刀切”。

  从城域传送网和城域业务网的关系来看,如果SDH传送网只是完成对业务信号的透明传送功能,即不具备动态带宽分配能力和一定的智能性,那么,业务层自身的压力就非常巨大。这一点,老牌运营商体会非常深刻,以往数据设备主要依靠光纤直连方式组网,传送设备爱莫能助。现在,老牌运营商正在修正他们的建网思路,新兴运营商转向在城域接入和汇聚层直接采用多业务传送设备来分担业务层的压力,而且在某种程度上,可以减少设备投资和提高网络的性价比。

  因此,现在所指的下一代SDH设备就是指由传统SDH设备发展而来多业务传输设备MSTP,综观国内MSTP的发展,可以分为四个阶段:第一阶段是雏形阶段(Original stage),在此阶段,SDH设备采用数量较少的通道对以太网业务实现透明传送,可以为运营商提供远程局域网互连,通常并不对外开展运营整体功能较弱;第二阶段是灵活阶段(Flexible stage),在此阶段,SDH已经演化成为符合国标要求的MSTP,除以太网透传功能外,还能提供以太网L2交换以及ATM业务的接入和汇聚功能,设备功能焕然一新;第三阶段是动态阶段(Dynamic stage),在此阶段,RPR处理功能已经融入MSTP,可以实现以太网带宽的统计复用、公平的带宽分配、更加严格的CoS和QoS以及愈发安全的用户隔离功能;第四阶段是智能阶段(Intelligent stage),即在SDH传送网的层面上,增加智能化的控制层面,从而快速响应业务层的带宽实时申请,并更多地采用交换式连接来建立SDH电路或波长通道,还能根据实际运营的需要随时拆除、更新或重建电路或通道,为带宽租用和光虚拟专网(O-VPN)等运营场合提供了智能化的策略。

(二)下一代SDH的核心技术之:基于SDH的MSTP

  目前,对于各运营商的城域传送网,应从采用单纯的SDH设备转向下一代基于SDH的多业务传送平台(MSTP),目前国标《基于SDH的MSTP技术要求》已经成熟,引起了各方面的极大关注。MSTP可以基于多种线路速率实现,包括155/622Mb/s、2.5Gb/s和10Gb/s等。一方面,MSTP保留了固有的TDM交叉能力和传统的SDH/PDH业务接口,继续满足话音业务的需求;另一方面,MSTP提供ATM处理、Ethernet透传以及Ethernet L2交换功能来满足数据业务的汇聚、梳理和整合的需要。
 MSTP可以提供ATM处理模块,针对ATM业务接入,比如多点DSLAM接入到ATM骨干交换机的应用场合(还包括未来3G的BTS接入到NodeB、或NodeB接入到RNC的应用场合),通过VP/VC信元交换和统计复用功能,将在若干节点分别接入的多个155Mb/s时隙收敛到SDH环的一个155Mb/s时隙,实现1:N业务收敛功能,节省了带宽资源,同时所有业务可以共享ATM的VP-Ring保护;如果SDH的通道或复用段保护启用,则可以屏蔽掉ATM的VP-Ring保护;此外,ATM处理模块还可以提供PVC专线和ATM组播业务。

  MSTP可以提供Ethernet的透明传送功能,将来自用户以太网的信号不经过L2交换,直接映射到SDH的虚容器(VC)中,然后通过SDH网络进行点到点传送。目前,10Mb/s、FE甚至GE业务可以通过多种途径在网络中传送,比如10Mb/s和FE业务可以采用VC-12或VC-3的虚级联方式承载,而GE业务则可采用VC-4或VC-3/STS-1连续级联的方式来承载。Ethernet over SDH的映射协议除采用PPP/HDLC或LAPS外,也可支持通用成帧规程GFP。

  除透传功能外,MSTP还提供L2交换功能,即在一个或多个用户的以太网接口与一个或多个独立的基于SDH VC-N的链路之间,提供基于Ethernet MAC的交换,实现基于端口的VLAN、基于ID Tag的VLAN和虚拟网桥(Virtual Bridge)功能、全双工流量控制、带宽共享、端口汇聚以及相应的STP处理和保护等。

  MSTP中新型的链路容量自动调整策略,即LCAS,可以实现:即使SDH的一些VC-N通道发生故障或出现告警指示信号AIS,可以根据相互的握手协议自动降低承载带宽,同时所承载的数据业务不能有太大的损伤,即丢包率和时延可以降到最低程度;如果告警消失或故障恢复,所承载的数据业务相应要恢复到最初的配置带宽。

  从本质上来讲,弹性分组环RPR是跟SDH和现行MSTP全面竞争的一种技术,但MSTP可以一定程度融合RPR技术,比如将RPR设计成为MSTP的一种功能模块,从而实现带宽的统计复用、公平的带宽分配、严格的业务分级CoS和QoS以及真正意义上的用户隔离功能。此外,RPR具备自己专用的保护策略,比如环回和主导方式,如果要与SDH保护协同起来,同理需要拖延时间机制来保证。

(三)对未来智能光网络的思考

  目前,客户层网络(包括传统PSTN交换机、ATM交换机、IP路由器甚至图像处理设备)和传送网络之间只是物理上的连接,或称为“硬连接”,传送网络只是傻瓜式地将客户层信号从一端传送到另一端,而这样的承载通道一旦建立,几个月、半年、一年甚至更长时间不会轻易改变。而要做到智能化,含义就是:客户层网络需要多大的带宽,应该向传送网络提起申请,即实现“软连接”,传送网络应该迅捷地响应申请,并及时地提供一条最佳的连接通道,而且这样的连接通道可以根据需要改变路由,也可以随时被拆除和重建。
  此外,随着电信运营思路的变革,尤其是在城域传送网中,一些新兴的运营商希望从老牌运营商租用一些带宽,比如适量的SDH电路或波长通道。那么,相对于老牌运营商,新兴运营商就是客户;而相对于新兴运营商,老牌运营商就是一个光网络的管理者。他们之间同样需要一个智能化的带宽分配过程,省时、省力还省资金。

  下一代传送网络的远期目标是:采用自动交换传送网ASTN的体制,在现有的SDH/MSTP以及未来城域OADM/OXC/OTN的传送平面上,引入一个智能化的、通过软交换信令实现的控制平面,借以实现动态的SDH电路配置、光波长路由配置和最灵活的各级带宽分配。
MSTP可以提供ATM处理模块,针对ATM业务接入,比如多点DSLAM接入到ATM骨干交换机的应用场合(还包括未来3G的BTS接入到NodeB、或NodeB接入到RNC的应用场合),通过VP/VC信元交换和统计复用功能,将在若干节点分别接入的多个155Mb/s时隙收敛到SDH环的一个155Mb/s时隙,实现1:N业务收敛功能,节省了带宽资源,同时所有业务可以共享ATM的VP-Ring保护;如果SDH的通道或复用段保护启用,则可以屏蔽掉ATM的VP-Ring保护;此外,ATM处理模块还可以提供PVC专线和ATM组播业务。

  MSTP可以提供Ethernet的透明传送功能,将来自用户以太网的信号不经过L2交换,直接映射到SDH的虚容器(VC)中,然后通过SDH网络进行点到点传送。目前,10Mb/s、FE甚至GE业务可以通过多种途径在网络中传送,比如10Mb/s和FE业务可以采用VC-12或VC-3的虚级联方式承载,而GE业务则可采用VC-4或VC-3/STS-1连续级联的方式来承载。Ethernet over SDH的映射协议除采用PPP/HDLC或LAPS外,也可支持通用成帧规程GFP。

  除透传功能外,MSTP还提供L2交换功能,即在一个或多个用户的以太网接口与一个或多个独立的基于SDH VC-N的链路之间,提供基于Ethernet MAC的交换,实现基于端口的VLAN、基于ID Tag的VLAN和虚拟网桥(Virtual Bridge)功能、全双工流量控制、带宽共享、端口汇聚以及相应的STP处理和保护等。

  MSTP中新型的链路容量自动调整策略,即LCAS,可以实现:即使SDH的一些VC-N通道发生故障或出现告警指示信号AIS,可以根据相互的握手协议自动降低承载带宽,同时所承载的数据业务不能有太大的损伤,即丢包率和时延可以降到最低程度;如果告警消失或故障恢复,所承载的数据业务相应要恢复到最初的配置带宽。

  从本质上来讲,弹性分组环RPR是跟SDH和现行MSTP全面竞争的一种技术,但MSTP可以一定程度融合RPR技术,比如将RPR设计成为MSTP的一种功能模块,从而实现带宽的统计复用、公平的带宽分配、严格的业务分级CoS和QoS以及真正意义上的用户隔离功能。此外,RPR具备自己专用的保护策略,比如环回和主导方式,如果要与SDH保护协同起来,同理需要拖延时间机制来保证。

(三)对未来智能光网络的思考

  目前,客户层网络(包括传统PSTN交换机、ATM交换机、IP路由器甚至图像处理设备)和传送网络之间只是物理上的连接,或称为“硬连接”,传送网络只是傻瓜式地将客户层信号从一端传送到另一端,而这样的承载通道一旦建立,几个月、半年、一年甚至更长时间不会轻易改变。而要做到智能化,含义就是:客户层网络需要多大的带宽,应该向传送网络提起申请,即实现“软连接”,传送网络应该迅捷地响应申请,并及时地提供一条最佳的连接通道,而且这样的连接通道可以根据需要改变路由,也可以随时被拆除和重建。
  此外,随着电信运营思路的变革,尤其是在城域传送网中,一些新兴的运营商希望从老牌运营商租用一些带宽,比如适量的SDH电路或波长通道。那么,相对于老牌运营商,新兴运营商就是客户;而相对于新兴运营商,老牌运营商就是一个光网络的管理者。他们之间同样需要一个智能化的带宽分配过程,省时、省力还省资金。

  下一代传送网络的远期目标是:采用自动交换传送网ASTN的体制,在现有的SDH/MSTP以及未来城域OADM/OXC/OTN的传送平面上,引入一个智能化的、通过软交换信令实现的控制平面,借以实现动态的SDH电路配置、光波长路由配置和最灵活的各级带宽分配。

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