VC技術(shù)和LCAS技術(shù)在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中的應(yīng)用

陳桂芳 上海鐵路局通信段

SDH最初作為TDM業(yè)務(wù)的承載網(wǎng)絡(luò)被運營商建設(shè)，以安全、穩(wěn)定、帶寬高、實時性好等特點被廣大運營商認(rèn)可。如今，SDH已經(jīng)有了很高的覆蓋率，并且在完成TDM業(yè)務(wù)的同時，利用2 M數(shù)字電路給用戶提供VC12級別（2 M帶寬內(nèi)）以太網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。但是，由于用戶的業(yè)務(wù)依賴于網(wǎng)絡(luò)的帶寬，隨著用戶業(yè)務(wù)的增加、企業(yè)信息化的提高，2M的帶寬已無法滿足很多大客戶的需求，更高帶寬的城域以太網(wǎng)服務(wù)的提供已迫在眉睫。

1 LCAS技術(shù)產(chǎn)生的背景

SDH技術(shù)作為當(dāng)前傳輸領(lǐng)域最為成熟穩(wěn)定的技術(shù)，近幾年得到了極為迅速的發(fā)展，它最大的特點就是提供的業(yè)務(wù)質(zhì)量穩(wěn)定、有保護機制，而且SDH幀結(jié)構(gòu)中OAM的信息比較豐富，網(wǎng)管能容易地監(jiān)視電路質(zhì)量，便于維護和管理。SDH初衷是為了傳送語音業(yè)務(wù)，并為部分需要固定速率的客戶提供點對點的專線業(yè)務(wù)。以本市的北區(qū)網(wǎng)絡(luò)為例，由于SDH網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴大，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的日趨普及，因而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在通信網(wǎng)絡(luò)中所占的比重也越來越大。而SDH網(wǎng)絡(luò)仍然是傳輸網(wǎng)的主要組成部分。

用SDH網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)會產(chǎn)生兩個問題：一個主要的問題是SDH的硬速率和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入速率不匹配，帶寬為 155 Mbps、622 bpsM、2.5 Gbps、10 Gbps的 SDH 技術(shù)來傳送帶寬10 Mbps、100 Mbps、1000 Mbps的突發(fā)性的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，勢必造成帶寬的浪費。舉例來說，如果100M以太網(wǎng)絡(luò)接入SDH網(wǎng)絡(luò)，必須配置155 M的電路，這樣將近33%的帶寬資源被浪費了，實際上潛在的浪費可能達(dá)到67%。造成這個現(xiàn)象的根本原因在于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的統(tǒng)計和突發(fā)特性。另一個問題是要傳送帶寬可隨時變化的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，速率固定的SDH網(wǎng)絡(luò)顯得不夠靈活。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的應(yīng)用中數(shù)據(jù)通道可能需要帶寬變化才更顯經(jīng)濟，業(yè)務(wù)高峰時的帶寬大些，空閑時可小些，甚至釋放一些帶寬。典型的應(yīng)用如遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫備份，晚上工作時需要大帶寬，平時不用，這樣帶寬可省下給其他業(yè)務(wù)應(yīng)用。如今，VC虛級聯(lián)技術(shù)和LCAS鏈路容量調(diào)整機制，這兩個技術(shù)的出現(xiàn)解決了上述問題。

2 LCAS技術(shù)簡介及運用

VC虛級聯(lián)技術(shù)的出現(xiàn)主要是為了解決SDH帶寬和以太網(wǎng)帶寬不匹配的問題。虛級聯(lián)是指采用非連續(xù)通道來承載業(yè)務(wù)，對方通過序列號重新排列組合提取數(shù)據(jù)，不像連續(xù)級聯(lián)那樣需要連續(xù)的通道，提高了帶寬的利用率，提高了組網(wǎng)的靈活性。它是通過將多個VC12或者VC4捆綁在一起作為一個VCG（Virtual Concatenation Group）虛級聯(lián)組形成邏輯鏈路。這樣SDH的帶寬就可以為N×2M或N×155M。當(dāng)以VC12為單位組成VCG時一般稱為低階虛級聯(lián)，每個VC12叫做一個成員（member）。同樣，以VC4為成員的虛級聯(lián)叫做高階虛級聯(lián)。為了標(biāo)識同一個虛級聯(lián)組中的不同成員，VC虛級聯(lián)技術(shù)在SDH幀的通道開銷中定義了復(fù)幀指示器（MFI）和序列指示器（SQ）。有了這些標(biāo)識，虛級聯(lián)組中的各個成員就可以通過不同的路徑到達(dá)接收端。接收端通過這兩個指示器將經(jīng)過不同路徑，有著不同時延的成員正確地組合在一起。

雖然，VC虛級聯(lián)提供了一種方法根據(jù)業(yè)務(wù)的需要來創(chuàng)建合適大小的管道，但這個管道一旦建立便不能隨意改變大小，虛級聯(lián)技術(shù)還不能解決動態(tài)分配帶寬的問題。如圖1不帶LCAS功能的數(shù)據(jù)板的數(shù)據(jù)配置示意圖所示：傳輸設(shè)備上的數(shù)據(jù)板（SFE8/ET1）只具有虛級聯(lián)功能，因此在捆綁的N個VC12中有一個故障，都將影響數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸。如甲乙兩地數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的帶寬為100 M，如該通道中有一個2 M故障，甲乙兩地數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將中斷。

圖1 不帶LCAS功能的數(shù)據(jù)板的數(shù)據(jù)配置示意圖

隨著LCAS技術(shù)作為VC虛級聯(lián)技術(shù)的一個擴展主要就是解決在不中斷業(yè)務(wù)的前提下靈活調(diào)整帶寬的問題。ITUT G.7042行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中提出的一種基于虛級聯(lián)的可動態(tài)改變傳送網(wǎng)中虛級聯(lián)組（VCG）帶寬的協(xié)議，即LCAS技術(shù)可使得VC虛級聯(lián)建立的管道變得有“彈性”，真正實現(xiàn)帶寬的按需分配?？刂茙邪ㄔ吹剿藓退薜皆磧蓚€方向的用于特定功能的信息，通過控制幀LCAS可實現(xiàn)源和宿VCG帶寬的變化同步。LCAS協(xié)議包括動態(tài)增加VCG成員、動態(tài)減少VCG成員和成員失效后的VCG動態(tài)調(diào)整等三種操作。

作為基于SDH的協(xié)議，VC和LCAS都是通過定義SDH幀結(jié)構(gòu)當(dāng)中的空閑開銷字節(jié)來實現(xiàn)的。對于高階虛級聯(lián)和低階虛級聯(lián)，LCAS分別利用了VC4通道開銷的H4字節(jié)和VC12通道開銷的K4字節(jié)。LCAS技術(shù)是建立在VC虛級聯(lián)的基礎(chǔ)之上的。和VC虛級聯(lián)不同的是LCAS是一個雙向握手的協(xié)議，在傳送凈荷前發(fā)送端和接收端通過控制信息的交換保持雙方動作的一致，LCAS需要定義更多的開銷來完成它相對復(fù)雜的控制。LCAS除了定義MFI和SQ以外，還定義了另外五個字段，它在虛級聯(lián)的源端和宿端適配功能之間提供一種控制機理，無損傷地增加和減少帶寬的容量，即當(dāng)虛級聯(lián)組中部分成員失效時，系統(tǒng)能自動減少容量；當(dāng)失效成員恢復(fù)時，系統(tǒng)能自動增加容量，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。以SDH為例：如果承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的VCG（由多個VC成員組成）中的一些VC通道發(fā)生故障或出現(xiàn)告警指示信號AIS，可以利用SDH的通道開銷H4和K4字節(jié)的控制字段進行握手協(xié)議處理，將這些VC成員暫時刪除，從而自動地降低承載帶寬，同時保證所承載的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)無損傷；如果告警消失或故障恢復(fù)，所承載的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)則要恢復(fù)到應(yīng)有的帶寬，這種自動調(diào)整適合VCG中的每個成員。

傳輸設(shè)備上的數(shù)據(jù)板（SFE8/ET1）具有LCAS功能,如圖1所示：甲乙兩地數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的帶寬為100 M，如該通道中有一個2 M故障，數(shù)據(jù)板（SFE8/ET1）將自動剔除故障的一個2 M，甲乙兩地數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)使用98 M，業(yè)務(wù)不中斷，只是減少了有效的使用帶寬。

傳輸設(shè)備上的數(shù)據(jù)板（SFE8/EFS）具有LCAS功能,可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的不同情況，靈活的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)配置，若一個網(wǎng)絡(luò)本身不具有自愈功能，配置的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)沒有保護，可以利用數(shù)據(jù)板（SFE8/EFS）具有的LCAS功能來實現(xiàn)業(yè)務(wù)不中斷。為保證業(yè)務(wù)不中斷可以將兩地數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)安排走不同的路徑，一個方向路徑故障，另一個方向的路徑正常，業(yè)務(wù)就不會中斷。圖1數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)就可以按圖2方式進行數(shù)據(jù)配置。

如圖2帶LCAS功能的數(shù)據(jù)板的數(shù)據(jù)配置示意圖所示：甲乙兩地數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的帶寬為100 M，路徑1方向捆綁50 M，路徑2方向捆綁50 M，共100 M。若路徑1、2方向的兩個方向捆綁的100 M業(yè)務(wù)沒有任何故障，甲乙兩地數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在用帶寬為100 M；若路徑1方向有故障，因甲乙兩地設(shè)備板卡具有LCAS功能，能夠自動地剔除路徑1方向的50 M業(yè)務(wù)，則甲乙兩地數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在用帶寬為50 M，雖然使用帶寬減少了，但能保證業(yè)務(wù)不中斷。SFE8/EFS板按照LCAS功能進行帶寬的收斂，自動剔除中斷的VC12，使數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不受影響。

圖2 帶LCAS功能的數(shù)據(jù)板的數(shù)據(jù)配置示意圖

LCAS協(xié)議動態(tài)調(diào)整VCG帶寬的功能可以由源端單向發(fā)起，無需要在網(wǎng)管系統(tǒng)進行復(fù)雜的電路配置，大大提高了網(wǎng)管的配置速度，能夠為客戶提供更為靈活的服務(wù)。

LCAS技術(shù)除了讓網(wǎng)絡(luò)更加靈活，還讓網(wǎng)絡(luò)更加健壯。LCAS的基本過程主要有2種情況：人工通過網(wǎng)管系統(tǒng)下發(fā)增加帶寬、減少帶寬的命令；當(dāng)虛級聯(lián)組中部分成員失效時，它能剔除這些出錯的成員，降低VCG的帶寬而且能保證正常的成員仍然順利的傳輸。當(dāng)失效的成員被修復(fù)時，能夠自動地恢復(fù)虛級聯(lián)組的帶寬。這一過程遠(yuǎn)快于手動配置，而且在增加和減少帶寬時LCAS協(xié)議可以做到對業(yè)務(wù)無損傷，從而加強了對業(yè)務(wù)的保護能力和業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。

3 結(jié)束語

總之，級聯(lián)技術(shù)和LCAS技術(shù)的結(jié)合，能使面向語音的SDH網(wǎng)絡(luò)逐步適應(yīng)PACKET應(yīng)用的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，是支撐MSTP的一種好技術(shù)。目前，雖然LCAS的調(diào)整進程無須網(wǎng)管系統(tǒng)的干預(yù)，但是，LCAS不能自動發(fā)起業(yè)務(wù)容量請求，即VCG的初始帶寬仍需網(wǎng)管系統(tǒng)指定，這樣，在一定程度上降低了LCAS的智能化程度。如果結(jié)合未來智能光網(wǎng)絡(luò)的控制平面，對VCG的總帶寬可以進行任意的指配，那么LCAS的效率會得到進一步的提升，應(yīng)用范圍也可以進一步的拓展。虛級聯(lián)和LCAS技術(shù)單獨的存在并不是它最大優(yōu)勢所在，和GFP，RPR，MPLS等技術(shù)結(jié)合，才能最大程度的在SDH網(wǎng)絡(luò)上靈活適應(yīng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。