应用笔记 4102

在SONET/SDH使用Ethernet Over PDH

By: Arthur Harvey

摘要 : 本文讨论了通过PDH over SONET/SDH传输以太网(EoPoS),EoPDH或通过SONET/SDH传输以太网的技术方案。这项技术出现于上世纪90年代末,从技术的发展历史看,将其称为下一代的SONET/SDH (NGS)设备。本文讨论了制约NGS发展的主要因素—与传统设备协同工作的能力,并介绍了目前出现的新技术:通过PDH over SONET/SDH传输以太网(EoPoS)。将国际电联(ITU)制定的Ethernet over PDH (EoPDH)标准与SONET/SDH相融合,可以实现EoPoS与传统设备的协同工作,提供有效的数据传输。

引言

运营以太网服务让很多有利于促进收益增长的电信业务成为可能,电信运营商必须部署这些服务来维持其竞争地位。但考虑到以太网络还不能支持链路监测,故障隔离和诊断测试这些准同步数字体系(PDF)固有的增强网络可靠性的优势,许多运营商还没有下定决心转向纯粹的以太网络。多年以来,运营商们已将PDH和SONET/SDH网络视为可向要求苛刻的用户提供可靠服务的值得信赖的平台。

要实现以太网帧从网络一侧到另一侧透明高效的传输极具挑战性,在过去实现的成本也很高。在上世纪90年代末,一些运营商将他们的一部分网络升级为所谓"下一代"的SONET/SDH (NGS)设备。这些设备的优势在于当网络利用率接近100%时能够实现以太网和TDM服务的高效传输,但NGS设备存在一定的缺点:缺乏与旧系统的互操作性。每个服务的终止节点或传递节点都需要用新系统替换。这虽然给设备制造商带来了业务,但替换旧节点对运营商却是一种资本支出。

目前,可以使用旧设备传输新协议,新协议的重要性也更加显著,能够最大程度地降低新型运营以太网服务的总成本。

关于下一代SONET/SDH (NGS)的说明

在了解这种新方法的优势之前,了解一下NGS的有关细节至关重要。当传输以太网时,NGS将通用成帧规程(GFP)封装的以太网帧直接装入可变带宽连接的SONET/SDH虚容器中。这种方案主要采用ITU-T G.707定义的方法,通过为NGS网络上的每个服务提供极细粒度的带宽间隔,这种传输方案可在接近满负载的情况下确保SONET/SDH链路的最优带宽利用率。许多运营商将此类设备视为理想的技术解决方案。

但是当服务终止或传递时,这些连接的虚容器必须转化成一个物理接口,如OC-3、STM-1、T1、E1或DS3。NGS系统无法与旧系统实现良好的互操作是因为源于NGS节点的连接虚容器无法通过旧SONET/SDH系统转化成标准的物理接口。由于旧的SONET/SDH系统无法执行这一任务,因此在这些节点处必须使用NGS设备。另外,当旧网络用于传输源于NGS节点的服务时,通常整个旧SONET/SDH容器都会被分配给该通道。这就降低了使用NGS而获得的光纤带宽效率。总之,NGS系统不具备与已有传输技术的互操作性,承诺的带宽使用率却又难以实现。

传统SONET/SDH和EoPDH的基本原理

这种通过PDH over SONET/SDH网络(EoPoS)高效传输以太网的新技术并未背离传统的传输方法,而是充分利用了传统的传输方法。为了掌握这种技术的要点,我们需要从旧SONET/SDH系统的一些基础知识开始。

所有通信设备都通过软硬件协议处理来执行海量任务。传统的SONET/SDH分插复用器(ADM)的基本协议栈如图1中的协议栈A所示。这个协议栈用来传输T1、E1和DS3专线接入等PDH 时域复用TDM服务已有很多年了。

图1. EoPoS和旧SONET/SDH协议的对比
图1. 通过PDH over SONET传输以太网(EoPoS)和旧SONET/SDH协议的对比

PDH服务—T1、E1和DS3,已广为人知,并得到了全面部署和信任。因此,国际电信联盟(ITU)将这些PDH技术作为用于新以太网服务的传输层是可以理解的。ITU最近针对通过单个和多个PDH链路进行以太网传输开发了新的方法。适用标准包括ITU-T G.7041、G.7042和G.7043。这些新的方法是EoPDH (通过PDH over SONET/SDH传输以太网)技术的基本组成部分。EoPDH设备采用的协议栈在图1中标出,如图中协议栈B顶部所示。

EoPDH是一组技术和新标准,它允许运营商采用现有的大量基于铜缆的电信基础设施来提供新的面向以太网的服务。EoPDH标准为互操作性的实现和运营商逐步迁移到纯粹以太网铺平了道路。EoPDH采用的标准技术包括帧封装、映射、链路聚集、链路容量调整和管理消息传递。EoPDH设备的通用功能还包括用于虚拟网络的流量标记、用户流量的优先级划分以及众多较高层应用。尽管EoPDH是为以太网通过PDH支路进行点对点传输而创建,当与旧SONET/SDH网络结合时,EoPDH成为一个重要的、高性价比的以太网服务传输工具。

通过PDH over SONET/SDH传输以太网(EoPoS)的优势

一类新的SONET/SDH设备可以采用EoPDH标准将以太网帧映射成虚拟连接的PDH支路,然后利用传统映射技术通过现有SONET/SDH网络传输PDH连接。这种设备的协议栈如图1中的协议栈B所示。由于这个协议栈整合了EoPDH和PDH-over-SONET/SDH两种技术,因此该技术被称为EoPoS (通过PDH over SONET/SDH传输以太网)。

旧协议栈与在协议层兼容标准PDH技术的EoPDH协议栈之间允许一个可选的物理接口,例如:T1、E1口。从而允许EoPoS协议栈处理可以在通过PDH链路连接的设备之间进行。由于协议栈处理允许在多个设备之间进行,EoPoS技术的一个优势是支持新旧设备的混合环境。EoPoS的真正优势则在于它可以充分利用现有的通过SONET/SDH网络传输PDH支路的基础设施和知识。与NGS技术尝试不惜成本优化带宽不同的是,EoPoS在高效率地使用带宽的同时仍然可以最大限度地降低成本。为了更好的理解这些优势,我们来看一个实际应用。

在大多数运营商的城域网中,服务都是通过互连的SONET/SDH环传递(图2)。虽然旧的ADM在图中被示为单个节点(节点C),但它代表的却是该区域中部署的成批的电信设备。旧SONET/SDH设备的部署费用高达上千亿美元,这应该能够适当地强调这一点。如今这种设备大部分都已贬值,只会带来新的运营费用,注意到这一点至关重要。为了降低新设备的总运营成本,资产的贬值费用以及维护费用必须低于已完全贬值的旧设备的运营费用。光就这一点就足以为维护旧SONET/SDH设备的运营提供强有力的成本依据。

图2. 城域SONET/SDH应用框图
图2. 城域SONET/SDH应用框图

图2中的节点A是采用EoPoS技术的新设备。为了保持互操作性,该设备支持传统的Ethernet-over-SONET/SDH (EoS)和NGS协议。因此,以太网流量可以从新的EoPoS节点流向节点B的NGS系统,也可以从EoPoS节点流向旧节点。如前所述,旧节点的协议栈不包括NGS协议。由于NGS协议缺乏PDH物理接口,因此旧节点无法终止来自NGS节点的以太网流量。节点C处的旧ADM可以传输来自节点A的EoPoS流。旧ADM处理图1中协议栈B的底部,并提供至低成本设备的物理PDH连接。支持EoPDH的CPE处理图1中协议栈B的顶部,这样就可以完全终止EoPoS流。 当现有客户从旧的TDM服务转换成以太网服务时,在旧节点上增加的成本仅有符合EoPDH标准的低成本设备,而不是昂贵的NGS SONET/SDH机箱。

对必需租用PDH线路到达客户EoPDH设备所在地的应用,PDH层的这种协议处理划分也非常有用。 此外,当节点A和节点C之间的SONET/SDH网络由一系列复杂的旧设备互连组成时,旧设备可以管理EoPoS流,就像它们是简单的PDH支路一样。虽然本例采用ADM,但受益于EoPoS技术的运营以太网设备包括各种类型的设备,如MSPP、分界单元、ROADM、媒体网关、IP DSLAM以及微波无线电。

结论

支持EoPoS技术的SONET/SDH设备在优化部署费用的同时,提供NGS设备所承诺的诸多优势。通常采用标准虚拟串联方法,运营以太网服务所耗用的带宽能以低至1.5Mbps的粒度进行动态调整。ITU-T G.7042 VCAT/LCAS协议可以提供动态分配和灵活性,从而高效地使用所有SONET/SDH带宽。运营以太网服务用户能够分配到他们需要的带宽,并且浪费的带宽极少。通过将EoPDH协议的智能使用与SONET/SDH设备相结合,网络在支持新运营以太网服务的转换过程所需的成本将得到最大程度的降低。

类似文章发表于Electronic Design 2007年4月12日。

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