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SDH/SONET的EOS技术和POS技术

发表时间:2010-5-21 16:38:05 作者:邮科
    目前,通信运营商大型传输骨干网都是采用SDH/SONET技术。SDH传输网的概念最初于1985年由美国贝尔通信研究所提出,称之为同步光网络(SynchronousOpticalNETwork,SONET)。它是由一整套分等级的标准传送结构组成的,适用于各种经适配处理的净负荷(即网络节点接口比特流中可用于电信业务的部分)在物理媒质(如光纤、微波、卫星等)上进行传送。该标准于1986年成为美国数字体系的新标准。国际电信联盟标准部(ITU-T)的前身国际电报电话咨询委员会(CCITT)于1988年接受SONET概念,并与美国标准协会达成协议,将SONET修改后重新命名为同步数字系列(Synchronous Digital Hierarchy,SDH),使之成为同时适应于光纤、微波、卫星传送的通用技术体制。SDH传输网是由一些SDH网络单元组成的,在光纤、微波或卫星上进行同步信息传送,融复接、传输、交换功能于一体,由统一网络管理操作的综合信息网。可实现网络有效管理、动态网络维护、对业务性能监视等功能,能有效地提高网络资源的利用率。SDH/SONET采用TDM技术,是对准同步数字系列PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy)的一次革命。SONET多用于北美和日本,SDH多用于中国和欧洲。SDH/SONET技术具有良好的网络自愈保护功能,非常适合传输电路交换的传统话音业务。
    SDH技术所提供的各类SDH设备是通信运营商目前使用量最大的提供点到点固定传送通道的传输网络构成实体。由SDH设备构成的传输网络系统目前可以提供最大10Gb/s以下的点到点传送通道。SDH系统是一个时分复用的系统,它可以将若干低速率的标称速率电路映射到它的帧结构中进行传送,从而可以有效地利用光缆线路系统的带宽。SDH系统将低速率电路映射到它的帧结构中是通过VC(Virtual Container)来实现的,VC有不同的大小,如VC12、VC3、VC4,它们分别对应着2M、34M/45M、140M/155M的标称电路速率。在SDH系统中VC是可以被单独传送的实体,也就是说VC可以在系统上被上/下或转接而不影响其中的有效业务承载数据。
     然而,随着通信运营商现有的光通信网络的容量的增长,在相当多的地方仅用于传统的语音业务已经过剩,部分容量处于闲置状况。而另一方面,近几年来,随着IP技术的飞速发展和IP业务的指数式爆炸性增长,IP业务在电信业务结构中呈快速增长趋势。因此,电信运营商很自然的想到利用剩余的电信传输网资源解决目前IP业务快速增长的问题。这种解决方法有两个好处:一是通过对已有SDH投资进行合理利用,解决IP传输容量不足的问题;二是由于SDH的保护机制优于IP的路由收敛或生成树收敛,承载于SDH传输网之上的IP网络的可靠性远高于纯IP传输。
    基于SDH的IP接入方式
    然而传统的电信网是为传送话音而设计采用TDM和电路交换技术的网络,为了传送IP数据业务和视频,实现话音、数据和视频的多业务“三网融合”,必须将IP数据包或以太网帧映射到SDH的帧结构中进行传输 。目前,POS和MSTP是两种较为常见的SDH传输网承载IP业务的实现方式。
    在以Ethernet Over SDH(EOS)技术为特征的MSTP设备出来以前,通常采用Packet Over SDH(PoS)技术。虽然,二者在称谓上极其相似,但是从实现技术上却是一种革命性的演进。
    POS技术通常在数据设备上实现,即路由器或交换机的WAN侧接口采用STM-1或STM-4的POS光口。也就是说从IP数据包或以太网数据帧到SDH的虚容器的处理过程在数据设备中实现(如图1所示)。从图1中可以看到,在路由器中实现IP/PPP/HDLC/VC的映射和封装过程,通过SDH的光口与传统的SDH设备相连。这种结构就是通常所说的叠层网络,每层网络需要不同的网管系统进行管理,无法实现端到端的业务管理;而且由于采用光口互联,造成在接入端的路由器或交换机等数据设备的投资成本较高。
    EOS技术从实现上来说,是将以太网的数据流通过某种封装方式来映射到SDH的通道中,SDH的通道颗粒可以是VC12、VC4。以太网板卡可以将以太网业务,如10M、100M、1000M通过封装后映射到一个或多个VC中并由SDH系统进行传送。由一个或多个VC捆绑组成的通道带宽可以根据用户的带宽需要以VC12或VC4为单位的倍数来提供。在SDH系统中的VC类似于一块块的积木。VC4可以是由63个VC12堆积而成的,而VC4也可以是一个单独的整体;
    POS技术从实现上来说,是通过带POS或CPOS端口的路由器将业务数据映射到SDH中,有效的业务数据都是以SDH帧结构中的净负荷承载的,即将有效的业务数据映射到作为单一整体的VC4中并由SDH系统进行固定的点到点传送。CPOS则正如其名称的含义,路由器采用这样的接口时是将业务数据映射到多个VC12中,并将多个VC12映射到VC4中最终构成STM-1的SDH接口。
    带宽利用率上的对比
    两种技术在带宽的利用率方面有一定的差异,但情况也比较复杂。从使用的情况来看,主要和封装方式有关。所谓的封装方式是指将数据业务映射到VC中之前需要对业务数据进行封装。EOS技术有三种封装方式:PPP、GFP、LAPS,目前使用较多的是前面两种封装方式,并且逐渐趋向于统一使用GFP封装方式。POS技术的封装方式与MSTP中的PPP方式有些类似。相比而言,GFP封装方式具有更高的效率和带宽利用率。一般的IP数据包通过EOS技术进行传送,带宽利用率可以达到90%以上(该数据随着数据包的长短统计分布不同会有所变化)。在采用POS、CPOS或PPP封装方式下,带宽利用率较低。不过,如果IP数据包很短的话(如64字节以下),那么GFP封装方式将可能会略低于POS、CPOS或PPP封装方式;但实际使用中IP数据包都很短的这种几率很小。除封闭方式外,我们还可以从另一个侧面比较两者在带宽利用率上的差异,例如对于同样为WAN侧带宽为100M的需求,POS技术只能采用一个155M的STM-1 的光口提供,而EOS技术可以通过2个VC3提供,STM-1中所剩的另外一个VC3可以提供给其他业务使用,从而减少了带宽的浪费,因此在该情况下EOS技术WAN侧带宽的利用率相比于POS技术而言就更高一些。


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