在城域网中充分利用带宽(转)

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在城域网中充分利用带宽

编辑：Armin Schulz, Bob Brand

    随着资本投入的又一次升温，重大投资都用于能够在短距离网络上高效地汇聚和传输各种业务的技术上了。因为对于网络的接入和汇聚部分，网络的运行效率关键在于带宽的利用率；当然对于任何网络来说带宽利用率都是很重要的，但是对于城域网尤其重要，因为城域网要交换不同容量的接入信道，要终结、汇聚和传送各种协议的业务流。
传统上，当SONET/SDH作为公共网络上的传输主导技术时，以太网主要用于中心局内设备的互连和用户网络的内部连接。MPLS IP网络设备和SONET/SDH承载以太网的技术可以将本地以太网业务直接映射到骨干网上，实现了终端业务汇聚和骨干网传送之间的平滑过渡（图1）。


图1 路由器和交换机连接SONET/SDH传送网的方式将从SONET/SDH分组传输向更便宜的以太网连接演进。上层协议将不会受这种变化的影响。

在向IP/MPLS网络过渡时，业务提供商需要更灵活的机制，既能将越来越复杂的各种业务转移到IP/MPLS网络上，又无需彻底放弃现有的SONET/SDH资产。许多现有的业务提供商由于对高利润的传统业务大规模地转移到IP/MPLS融合网络上有所担心，他们宁愿直接在光传送网上运行语音电路和出租线路。因此，像多业务提供平台这样的新一代系统也必须将用户的业务流完整地映射到SONET/SDH和DWDM传送网络，同时保持粒度、灵活性和业务质量不变。

通用协议和端口
也许能够在任意端口、任意时间处理任意协议并能够动态调节接入信道的大小的系统和线卡才是最终的解决方案。如此，不仅端口和线卡的灵活性提高了，而且整个系统的利用率也提升了。使用了这种通用的线卡，运营商不用再为特定的LAN或SAN协议（如GbE、FC或者是Escon）修改线卡，而是可以用App配置端口来满足用户的需求。
通用的多功能可编程线卡给设备制造商和运营商都带来了重要的好处：因为需要设计和支撑的线卡结构很少，线卡制造商可以更好地利用他们的研发资源、缩短产品上市时间和优化库存管理。运营商也可以缩减备件库存，同时因为不再需要技术人员去现场和上门安装，还可以削减很多运营费用。
另外，由于向IP网络转移时仍然保留了原有的时分复用功能，运营商可以将接入端的SONET/SDH净荷与用户的带宽需求适当匹配，而不用考虑后端的传输方式。
要实现任意端口能够处理任意协议的目标，需要各种相关技术的协调配合。包括网络处理器、业务管理App、交换机和复用器等都需要在一起协调地工作。多业务网络中充分利用带宽的一个关键技术是，在多协议映射设备中使用虚级联。

多协议汇聚
当每张线卡的所有线路接口都具有多协议虚级联映射功能时，运营商就能利用高容量传输管道的全部带宽，灵活地为最终用户提供大粒度的业务。例如，很多用户的STS-1或STS-3信道就能够级联起来在OC-48或OC-192信道中传送，这样就不会浪费任何可用的带宽。
使用虚级联技术可以将很大范围内的居民和企业用户的接入业务汇聚到城域网（图2）。在城域骨干网的短距离传输环中也可以采用虚级联在整个城域网内映射用户信道，这样就不用转换协议了。


图2虚级联可以调整SONET/SDH净荷以适应特定数据业务的带宽要求。封装进虚级联通道中的数据可以在SONET/SDH城域/接入网以及长途网中顺利地传送。

成功实现虚级联的两个关键挑战是减少等候时间和控制时延差。消除时延差是非常关键的，因为虚级联通道中的多条路径的信号具有不同的时延。控制等候时间也是很重要的，特别是网络要同时传送对延迟敏感的业务（如数字视频广播、IP电话）和对延迟不太敏感的业务（如FC、Escon、GbE）时。
虚级联通道中的每个路径都需要消除一定的时延。补偿时延的存储器的大小要看每个路径的路由是否相同。路由相同则存储器较小，路由不同则存储器较大。但是如果强制虚级联通道使用相同路由则可能限制了虚级联的灵活性。设计者需要提供既支撑相同路由又支撑不同路由的虚级联能力。因此，最佳的虚级联时延补偿方法是在芯片上使用少量内存，再使用便宜的DDR SDRAM作为外部存储器。
对于相同路由的路径，时延差主要是由各种SONET/SDH网元中的处理器产生的。光纤本身产生的时延可以忽略不计。欧洲电信标准研究所的一项分析显示，每个处理器的延迟可达10个字节。在相对较长的环内，正负时延相加大致在5个字节左右。这意味着每个虚级联映射设备只要有90个字节的内存，就可以在城域SONET/SDH或2000-3000公里的DWDM环上有效地开展同路由虚级联业务。即使网络中有大量不同路由的路径，经验显示只要少量芯片外存储器就足以消除时延了。例如，15毫秒时延补偿存储器（128M DDR SRAM）足以补偿3000公里不同路由的路径的时延差。
最有效的方法就是，用先进的多协议虚级联映射设备直接与光设备或前向纠错设备相连。虚级联映射器与光转发器和波长转换器/合波器一起工作，将不同协议的客户信号（GbE、FC、Escon、Ficon、DVB）直接送入10G波分复用光网络中（图3）。


图3传统的DWDM系统为每个数据业务或端口分配一个波长。虚级联映射设备可以将10个不同的端口汇聚到一个波长上。用前向纠错器件进一步提高了可靠性。

通过在每块线卡的每个端口上都能提供多协议业务以及使用虚级联，服务提供商可以充分利用带宽。逐步递增的TDM时隙可以满足用户的实际需求，不需要重新配置或者安装新的物理电路。在接入端，使用链路容量调整方案，服务提供商只要通过增加时隙动态地增加带宽就可以适应用户带宽需求的增长。在网络端，运营商可以用足SONET/SDH或DWDM的带宽，不用再为业务的变化付出代价，也不用再为协议的增加或改变而重新配置网络。

Armin Schulz是Applied Micro Circuits Corp.高级产品营销经理，Bob Brand是AMCC高级方案规划师。
译自《Lightwave》04年6月1页《Maximizing bandwidth utilization in access, aggregation, short-haul》


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