SDH相邻级联和虚级联
SDH技术第07章
7.1.14 MSTP相关观点一览
我没有固定数据网，但是我必须建设它，为了 节省投资，MSTP是一种选择； 我已经有固定数据网，但是我想方设法优 化它，MSTP也是一种选择；
诚然，MSTP多数用在城域汇聚层和接入层，而且， 目前它不能取代传统城域数据设备的位置（认证、计 费、安全）。
MSTP的特点
只适用于初期网络较小的应用
只适合本地初期宽带业务较少的应用
D S L A M
L A N S W I T C H
不是一个网络的形态 维护管理困难 光纤浪费严重
Router 兼容TDM 困难
Router
ATM VP-RING
D S L A M
L A N S W I T C H D S L A M
交换机端口压力大
（2）透明映射：基于块编码的用户信号的映射，
如光通道和G比特以太网等。
1.GFP帧结构
帧的划分：业务帧和控制帧。
净荷长度指示 域（PLI） cHEC （CRC-16） 核心帧头 净荷类型 域 tHEC (CRC-16) 净荷区 净荷帧头 扩展信头 （可选） 净荷信息 域 净荷FCS （可选）
Status）
MST用来表示从宿端到源端的同组VCG成 员的状态信息。它有两个状态：正常 （OK=0）和失效（FAIL=1）
重排序确认比特RS-Ack
当容量调整后，接收端向发送端发
送该信号以确认调整过程的结束，通常
采用0/1翻转表示。
2.链路容量调整过程
（1）链路容量增加过程
（2）VC失效处理
保持SDH技术的一系列优点。 提供集成的数字交叉连接功能。 具有动态带宽分配和链路高效建立能力。 支持多种以太网业务类型。 支持WDM扩展。 提供综合的网络管理能力。
MSTP关键技术总结(个人整理和心得)
3.L2 交换模式：透传与交换
一个 WAN 口——一条 VCG（预先设定了路由和带宽） ；一个 LAN 口——FE/GE 口 以太网的透传模式：类 E1 专线，不需知道 MAC 地址，FE 端口与 VCG 为一对一映射 （不考虑保护） ，其映射关系通过网管固化。MSTP 专线对于业务终端设备来说只是一条透 明通道。第一代 MSTP 只支持透传，缺点在于：汇聚节点耗用 LAN 口数过多；不提供以太 网业务层保护；支持的业务带宽粒度受限于 SDH 的虚容器，最小为 2Mbps；不提供不同以 太网业务的 QoS 区分；不提供流量控制；不提供业务层（MAC 层）上的多用户隔离。第一 代 MSTP 在支持数据业务时的不适应性导致了第二代 MSTP 解决方案的产生。 以太网的交换模式：第二代 MSTP 以支持二层交换为主要特点。MSTP 交换板卡=二层 交换机，可识别 MAC 地址，实现任意端口（包括 LAN 口和 WAN 口）到任意端口的转发。 可以在 LAN 口和 WAN 口之间实现基于以太网链路层的数据包交换。多个以太网物理接口 可以对应一个 VCG（称为共享） ，一个以太网物理接口也可以对应多个 VCG（称为汇聚） 。 汇聚用于主站的 MSTP，汇聚多个端站的专线，在同一个 FE 接口上送主站。共享用于在站 里没有其他汇聚交换机时，汇接不同业务终端，送往同一个目的地。 下图示例了两种模式的区别：透传模式，调度中心的 MSTP 板卡需占用 6 个 FE 口，而 在交换模式下只需占用 2 个 FE 口，但传输网络开的带宽都是 6 条。同理，如同一远动端站 要同时送往多个调度端的远动主站，在交换模式下也只需 1 个 FE 口，通过 MAC 地址区分 信道， 这个场景比较多。 我认为需要开传输网专线、 两端没有交换机时时用交换模式比较好， 而承载调度数据网/综合数据网链路时用透传模式即可。 交换模式下的 MSTP 和以太网交换机一样，支持 VLAN 和 STP 等功能。
SDH的虚容器(VC)级联研究
SDH的虚容器（VC）级联研究 2003年9月26日 16:56 通信世界网烽火通信张继军随着通信技术的不断发展，越来越多不同类型的应用需要通过SDH传送网络承载。
由于SDH自身能够对外提供的标准接口种类有限，为了更高效的承载某些速率类型的业务，需要采用虚容器（VC）级联的办法。
近年来，基于SDH的多业务传送平台（MSTP）技术在城域网中得到了广泛应用，该技术的核心思想在于将SDH的基本功能和以太网业务的承载、二层处理进行有机的结合。
如何将10M、100M、GE以太网业务和SDH的虚容器（VC）有效结合，其中很重要的一点就是采用VC级联。
一、 VC级联的定义和特点1．级联的定义级联是将多个虚容器组合起来，形成一个组合容量更大的容器的过程，该容器可以当作仍然保持比特序列完整性的单个容器使用。
当需要承载的业务带宽不能和SDH定义的一套标准虚容器（VCs）有效匹配时，可以使用VC级联。
根据级联VC的种类，可以分为：VC-3/4的级联：提供容量大于一个C-3/4的有效载荷的传送；VC-2的级联：实现容量大于一个C-2容器，但低于一个C-3/4容器的有效载荷的传送；VC-1n的级联：实现容量大于一个C-1，但低于一个C-2/3/4容器的有效载荷的传送。
从级联的方法上，可以分为连续级联和虚级联。
两种方法都能够使传输带宽扩大到单个VC的X倍，它们的主要区别在于构成级联的VC的传输方式。
连续级联需要在整个传输过程中保持占用一个连续的带宽，而虚级联先将连续的带宽拆分为多个独立的VCs，各独立的VCs分别传送，在接收侧重新组合为连续带宽。
ITU-T G.707标准对VC级联进行了规定。
2．级联提高了传输系统的带宽利用率随着网络上层业务和应用类型的增加，SDH网需要承载的业务种类越来越多，很多新类型业务尤其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（VCs）有效匹配。
SDH标准容器速率和部分常见数据业务的实际速率对比见表1。
用于千兆以太网数据传输的SDH虚级联技术
用于千兆以太网数据传输的SDH虚级联技术用于千兆以太网数据传输的SDH虚级联技术摘要：通过SDH网络传输以太网数据（Ethernet over SDH）是一种新涌现的宽带数据传输技术。
由于以太网和SDH净荷的速率不匹配，因此当采用现有技术将以太网帧向SDH帧映射时，往往要使用较大的SDH容器，从而造成传输带宽的浪费。
采用SDH虚级联技术可为千兆以太网数据传输开辟大小合适的SDH通道，不但可以提高SDH 网络带宽利用率而且可以动态地分配带宽资源。
关键词：同步数字体制（SDH）虚级联以太网随着1000MHz以太网技术的逐步成熟以及10GHz以太网标准的即将问世，以太网技术正由局域网技术扩展为城域网（MAN）和广域网（WAN）技术。
但以太网的性能监视和故障定位能力较弱，为了弥补这些缺陷，充分利用现有的网络设施，目前网络提供商正试图利用现有的SDH光网络来传送以太网数据（EOS）。
但是，由于以太网和SDH的标准速率并不完全匹配，当将以太网帧向SDH帧映射的时候，往往要使用较大的SDH容器，从而造成传输带宽的浪费。
例如，传输一个千兆以太网数据往往需要一个完整的2.5Gbps的SDH传输通道，这无疑会造成巨大的带宽浪费，理论上，可使用SDH级联技术构造大小合适的SDH传输通道，来传输以太网数据，但不幸的是很多现有的SDH网络并不支持级联处理，而要更新这些网络设施代价太大。
因此这种级联传输方法目前并不现实。
本文采用多个虚级联的SDH虚容器（VC-3）为千兆以太网数据流开辟大小合适的SDH传输通道，配合使用链路容量调整配置（LCAS）技术，不仅可以提高传输带宽的利用率，而且可以动态地分配带宽资源。
1 SDH虚级联的基本原理虚级联是指用来组成SDH通道的多个虚容器（VC-n）之间并没有实质的级联关系，它们在网络中被分别处理独立传送，只是它们所传的数据具有级联关系。
这种数据的级联关系在数据进入容器之前即作好标记，待各个VC-n的数据到达目的终端后，再按照原定的级联关系进行重新组合。
PDH→SDH→MSTP→PTN→OTN，光传输网那些事（三）
PDH→SDH→MSTP→PTN→OTN，光传输网那些事（三）展开全文SDH组网有个形象的比喻：把sdh理解成沿着环形铁路线运行的火车，先不考虑保护。
假设北京、上海、广州间用stm-16组成sdh环网。
北京附近的地区用stm-4组成环网，作为北京stm-16网元的子网，以此类推，stm-4环网下面再有stm-1组成的子网。
把stm-1组成的环网，想象成一节火车车厢，里面有3个集装箱，每个集装箱里有7个小柜子，每个柜子里又有3个小箱子。
火车车厢就是vc4，小箱子就是vc12.火车沿着环路不停运行，每到一站，车站就根据做的业务，打开小箱子，把vc12里的信息取出，或者放进2m，占用的是一个stm-1中的vc12时隙。
…SDH采样二纤双向复用段保护环组网，一个很大的优点是采用自愈混合环形网结构。
SDH有抗单次故障能力，采样双向复用保护环。
一个通道出现故障，可以从另外一条保护通道进行传输。
环形组网的自愈能力是SDH的一个很重要的特点。
MSTPMSTP，全称为Multi-Service Transmission Platform。
SDH协议最初是针对语音业务（即固定带宽业务）设计的，主要提供TDM（各种可以间差复用的SDH中的业务，如E1，E3等）接入。
由于SDH协议极高的服务质量，及可维护管理性，受到了全球电信运营商的青睐，SDH一度统治了传输网。
随着SDH传输的日益普及，和电信网上数据业务的比例越来越高，各种各样接入的业务都需要在SDH上承载，因此逐渐发展出了MSTP技术。
通过GFP，HDLC，PPP等封装协议，MSTP可以把非固定带宽业务封装到SDH帧中。
因此，MSTP可以支持ETHERNET，ATM/IMA等业务的接入。
MSTP的出现，将SDH的辉煌延长了至少10年。
但是，随着基于MPLS-TP技术的PTN技术的大行其道，MSTP已经成为昨日黄花了。
MSTP = SDH + 以太网（二层交换） + ATM（传信令）也就是在SDH的用户侧增加了以太网接口或ATM接口，实现IP化接口。
sdh 管理
• 和传输功能有关的被管对象类的集合是 和传输功能有关的被管对象类的集合是SDH信息模型的 信息模型的 传输片, 传输片是SDH信息模型的核心 在SDH传输 信息模型的核心.在 传输片 SDH传输片是 传输片是 信息模型的核心 传输 片中, 有由ITU M.3100建议中定义的通用被管对象类 也 建议中定义的通用被管对象类, 片中 有由 建议中定义的通用被管对象类 有在建议G.774中定义的专用的被管对象类 中定义的专用的被管对象类. 有在建议 中定义的专用的被管对象类 • 通用的被管对象有终接点 通用的被管对象有终接点(TP)、路径终接点 、路径终接点(TTP)、连接 、 终接点(CTP). 终接点 • 终接点 终接点(TP:Termination Point) 是一个通用被管对象类 是一个通用被管对象类, 具有产生和终接各种连接的功能. 具有产生和终接各种连接的功能 • 路径终接点 路径终接点(TTP:Trail Ttermination Point) 是从 被管 是从TP被管 对象类导出的子类, 具有产生或终接路径的功能. 对象类导出的子类 具有产生或终接路径的功能 • 连接终接点 连接终接点(CTP:Connection Termination Point) 也是 TP被管对象类导出的子类 执行产生或终接链路连接的功 被管对象类导出的子类, 被管对象类导出的子类 能. • TTP、CTP均有三种类型的被管对象类 即它们的源 均有三种类型的被管对象类, 、 均有三种类型的被管对象类 (source)、宿(sink) 和全合并上述两项功能的双向 、 （bidirectional）被管对象类 通用对象类和 ）被管对象类, 通用对象类和SDH 部分被 管对象类之间的继承关系如图4.14 所示。 所示。 管对象类之间的继承关系如图
PDH→SDH→MSTP→PTN→OTN,光传输网那些事
PDH→SDH→MSTP→PTN→OTN，光传输网那些事1 传输网的演进和结构光传送网的发展历程：传输网主要分为三层：接入层、汇聚层和骨干层。
本地传输网由传输系统、光纤网、管道/光交、汇聚机房组成，其中，传输系统指SDH/PTN/OTN和PON网络。
2 PDHPDH，准同步数字系列。
PDH主要有两大系列标准：1）E1，即PCM30/32路，2.048Mbps，欧洲和我国采用此标准。
2）T1，即PCM24/路，1.544Mbps，北美采用此标准。
原理：PCM脉冲调制，对模拟信号采样，8000个样值每S，每个样值8bit，所以一个话路的速率为64kbps。
E1有32个时隙，TS0用来同步，TS16用来传送信令，其中30路用来传话音信号的，32个话路的速率为2.048Mbps，即PCM基群，也叫一次群。
…，他们的速率是四倍关系。
T1的采样与E1相同，只是有24个话路，其速率为64kbps*24 =1.544Mbps 四个一次群复用为一个二次群，当然一个二次群的速率比四个一次群的速率总和还要多一些，用于同步的码元。
四个二次群复用为一个三次群，依次类推。
E1=2.048、E2=8.448、E3=34.368Mbps ……PDH的缺点：1）没有世界性的标准（欧洲、北美和日本的速率标准不同）。
2）没有世界性的标准光接口规范。
3）结构复杂，硬件数量大，上下电路成本高，也缺乏灵活性。
4）网络运行、维护和管理能力差。
因此，要满足现代电信网络的发展需求，SDH作为一种结合高速大容量光传输技术和智能网络技术的新体制，就在这种情况下诞生了。
SDH随着以微处理器支持的智能网元的出现，使得高速大容量光纤传输技术和智能网络技术的结合，SDH光同步传输网应运而生。
SDH全称为同步数字传输体制，它规范了数字信号的帧结构、复用方式、传输速率等级，接口码型等特性。
同时，SDH 改善了PDH的不利于大容量传输缺点。
SDH的优点：1）速率和光接口统一。
SDH相邻级联和虚级联
相邻级联和虚级联技术一、概述随着多业务传输平台（MSTP）的规模应用，数据业务在传输网的承载能力已经成为考察传输网性能的热点。
G.707新版协议对以VC-4为基本颗粒的级联业务重新做了定义，本文将以VC-4颗粒为例，全面介绍SDH传输网级联和虚级联技术，并对其它颗粒的级联和虚级联进行阐述。
级联是在MSTP上实现的一种数据封装映射技术，它可将多个虚容器组合起来，作为一个保持比特序列完整性的单容器使用，实现大颗粒业务的传输。
级联分为相邻级联和虚级联。
相邻级联是将同一STM-N数据帧中相邻的虚容器级联成C-4/3/12-Xc格式，作为一个整体结构进行传输；虚级联则是将分布于不同STM-N数据帧中的虚容器（可以同一路由或不同路由），按照级联的方法，形成一个虚拟的大结构VC-4/3/12-Xv格式，进行传输。
二、相邻级联和虚级联在传输网解决超过单个虚容器容量的业务传输问题时，最早应用到的就是相邻级联技术，将多个虚容器捆绑在一起，作为一个整体在传输网中进行传输。
相邻级联的好处在于它所传输的业务是一个整体，数据的各个部分不产生时延，信号传输质量高。
但是，相邻级联方式的应用存在着一定的局限性，它要求业务所经过的所有网络、节点均支撑相邻级联方式，如果涉及与原网络设备混合应用的情况，那么原有设备则可能无法支持相邻级联，因而无法实现全程的业务传输。
此时，可以采用虚级联方式来完成级联业务的传输。
虚级联具有以下特点：■穿通网络无关性和多径传输由于级联业务与现有不能处理级联业务的设备关于指针的解释是不一样的，因此原有的SDH设备一般都不能传输相邻级联业务，引入虚级联方式则可以满足宽带业务对传输带宽的要求。
一般来说，虚级联要完成发送和接收两个方向的功能：在发送方向实现C-4/3/12-Xc到C-4/3/12-Xv的转换，将相邻级联业务转化为可在现有SDH设备上传输的虚级联业务；在接收方向实现C-4/3/12-Xv到C-4/3/12-Xc的转换，将线路上传输的虚级联业务转换成相邻级联业务，完成虚级联业务到相邻级联业务的转换。
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相邻级联与虚级联技术
一、概述
随着多业务传输平台(MSTP)的规模应用,数据业务在传输网的承载能力已经成为考察传输网性能的热点。
G、707新版协议对以VC-4为基本颗粒的级联业务重新做了定义,本文将以VC-4颗粒为例,全面介绍SDH传输网级联与虚级联技术,并对其它颗粒的级联与虚级联进行阐述。
级联就是在MSTP上实现的一种数据封装映射技术,它可将多个虚容器组合起来,作为一个保持比特序列完整性的单容器使用,实现大颗粒业务的传输。
级联分为相邻级联与虚级联。
相邻级联就是将同一STM-N数据帧中相邻的虚容器级联成C-4/3/12-Xc格式,作为一个整体结构进行传输;虚级联则就是将分布于不同STM-N数据帧中的虚容器(可以同一路由或不同路由),按照级联的方法,形成一个虚拟的大结构VC-4/3/12-Xv格式,进行传输。
二、相邻级联与虚级联
在传输网解决超过单个虚容器容量的业务传输问题时,最早应用到的就就是相邻级联技术,将多个虚容器捆绑在一起,作为一个整体在传输网中进行传输。
相邻级联的好处在于它所传输的业务就是一个整体,数据的各个部分不产生时延,信号传输质量高。
但就是,相邻级联方式的应用存在着一定的局限性,它要求业务所经过的所有网络、节点均支撑相邻级联方式,如果涉及与原网络设备混合应用的情况,那么原有设备则可能无法支持相邻级联,因而无法实现全程的业务传输。
此时,可以采用虚级联方式来完成级联业务的传输。
虚级联具有以下特点:
■穿通网络无关性与多径传输
由于级联业务与现有不能处理级联业务的设备关于指针的解释就是不一样的,因此原有的SDH设备一般都不能传输相邻级联业务,引入虚级联方式则可以满足宽带业务对传输带宽的要求。
一般来说,虚级联要完成发送与接收两个方向的功能:在发送方向实现C-4/3/12-Xc到C-4/3/12-Xv的转换,将相邻级联业务转化为可在现有SDH设备
上传输的虚级联业务;在接收方向实现C-4/3/12-Xv到C-4/3/12-Xc的转换,将线路上传输的虚级联业务转换成相邻级联业务,完成虚级联业务到相邻级联业务的转换。
通过这两个方向的转换,可以实现虚级联功能,进而完成相邻级联业务在现有SDH设备上的传输。
■支持LCAS功能
在虚级联技术基础下可以实现LCAS(Link Capacity Adjustment Scheme)功能,它允许无损伤地调整传输网中虚级联信号的链路容量,LCAS能够实现在现有带宽的基础上动态地增减带宽容量,满足虚级联业务的变化要求。
此外,LCAS还可进一步增强虚级联业务的强壮性,提高业务质量。
■虚级联应用需要考虑的问题
相对于相邻级联,虚级联在技术上需要考虑的主要问题就是时延。
由于虚级联每个虚容器的传输所通过的路径有可能不同,因此在各虚容器之间可能出现传输时差,在极端情况下,可能会出现序列号偏后的虚容器比序列号偏前的虚容器先到达宿终节点,这无疑给信号的还原带来了困难。
目前,解决这一问题的有效方法就是采用一个大的延时对齐存储器对数据进行缓存,达到对数据序列重新进行整理的目的。
在实际的光网络传输系统中,具有自动保护倒换功能的环形网应用非常广泛,最多可支持15个站点,站点之间的距离一般就是100公里,光纤延时平均为5us/km。
假设,环形网的外环为主信道,内环为备用信道,正常情况下业务在主信道上传输,如果站点间的光纤断路,则启用备用信道进行业务传输。
延时对齐存储器容量的确定必须考虑网络在最恶劣的情况下,传输线路对业务所造成的延时。
延时的计算可采用下面的方法来确定:
Tdelay＝100km×15×2×5us/km＝15000us＝15ms。
如果帧频为125us/帧,则延时对齐存储器的容量能存放的帧数为:
15ms÷125us/帧＝120帧。
这就是网络极端恶劣的情况,实际上不可能有这么大的延时,因此延时对齐存储器的容量可酌情减小。
三、VC-4相邻级联与虚级联的实现
1、ITU-T关于级联的规定
图1 新版G、707 SDH复用路径图
级联业务传输的主要根据就是新版ITU G、707协议,图1中的VC-4-4c、VC-4-16c就就是新增的级联业务,下面将详细描述新版G、707协议关于级联业务的映射过程。
2、相邻C-4的级联
图2为C-4-Xc的结构图。
位于AU-4指针内的级联指示用于指明在单个VC-4-Xc 中携带的多个C-4净负荷应保持在一起,映射可用容量即多个C-4的C-4容量的X倍(C-4容量为149760kbps,当X=4时,映射可用容量为599040kbps,当X=16时,为2396160kbps)。
VC-4-Xc的第2列至第X列的规定为固定填充比特,VC-4-Xc 的第1列用于POH,该POH分配给该VC-4-Xc使用,例如,BIP-8将覆盖VC-4-Vc 的所有列。
图2 C-4-Xc的结构图
AU-4-Xc中的第一个AU-4应具有正常范围的指针值,而AU-4-Xc内所有后续的AU-4应将其指针置为级联批示,即1-4比特设置为“1001”,5-6比特未作规定,7-16比特设置为10个“1”。
级联指示指定了指针处理器应执行与AU-4-Xc 中的第一个AU-4相同的操作。
3、VC-4的虚级联
如图3所示,一个VC-4-Xv提供具有净负荷容量为X倍149760kbps的一个X 倍C-4的相邻净负荷区域(C-4-Xc)。
图3 VC-4的结构图
该容器被映射到构成VC-4-Xv的X个独立的VC-4中,每个VC-4具有自己的
POH,POH的规范与一般VC-4的POH规范相同,只就是POH中的H4字节用作虚级联的规定序列号与复帧批示,表1为H4的代码规定。
表1 H4复帧表示表
由图3可以瞧出,VC-4-Xv分别通过网络传输,由于每个VC-4的传播时延不同,在各VC-4之间必然会产生时延差,这种时延差距必须采取补偿措施,各VC-4必须重新排列以接入到相邻的净负荷区。
重新排列的处理包括必须至少容许125us的时延差,为了使VC-4-Xv中的各VC-4间的时延差最小,各VC-4在网络中应通过相同的网络路由传输。
当然,如果时延差能够得到保证,也允许各VC-4在网络中可通过不同的路由进行传输。
复帧指示在VC-4-Xv的所有VC-4中都产生,它在所有VC-4的H4字节的5-8比特传输,复帧指示的编号为0-15,详见表1与图4。
图4 H4复帧表示的示意图
序列指示表示VC-4-Xv中的VC-4以何序列/顺序组合成相邻的容器C-4-Xc,如图4所示。
VC-4-Xv中的每个VC-4具有一个唯一的序列号,编号范围为0-(X-1)。
传输C-4-Xv中第1个时隙的VC-4具有序列号0,第2个时隙的VC-4具有序列号1……,依此类推,直到第X个时隙的VC-4具有序列号(X-1),序列号固定指派,不可配置。
有了序列号就允许不用寻迹即可检查C-4-Xv的结构就是否正确,8bit的序列号支持的X值达256,如表1所示,用复帧中的第14帧的H4字节的1-4bit传输序列号的高4位,用复帧中第15帧的H4字节的1-4bit传输序列号的低4位。
复帧中的其它所有帧的H4字节的1-4bit均未使用,置为“0”。
4、其它颗粒的级联与虚级联实现方式
其它颗粒如VC-3、VC-12,也广泛应用于MSTP体系,其实现机理与VC4类似,图5、图6分别为VC-3的帧结构与VC-12的复帧结构。
采用VC-3颗粒的级联与虚级联主要依靠H4字节完成相应的控制,而采用VC-12颗粒则利用复帧方式,依靠K4字节进行控制。
图5 虚容器VC-3的结构
图6 VC-12-Xv结构
四、结束语
相邻级联与虚级联就是MSTP的重要特性,在传输网络向更丰富的业务网络发展的过程中起到重要的作用。
随着数据业务的迅猛发展,必将对传输网络提出更高的数据承载能力需求;视频业务的广泛普及,也需要在传输网络上直接传输大颗粒业务;宽带业务的延伸与广覆盖也在逐渐企业化、家庭化、个人化。
面对如此丰富的需求,级联技术的日臻完善必将会为数据业务的承载提供更强有力的支持,级联技术的应用也必将越来越广泛。