陈铁
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。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相邻级联和虚级联的实现
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是新版ITU G.707协议，图1中的VC-4-4c、VC-4-16c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，只是POH中的H4字节用作虚级联的规定序列号和复帧批示，表1为H4的代码规定。
表1 H4复帧表示表
由图3可以看出，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和图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、其它颗粒的级联和虚级联实现方式
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的帧结构和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
相邻级联和虚级联是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；宽带业务的延伸和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。
摘自 华为技术报
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