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1、湖 北 省 邮 电 学 院毕业设计（论文）通信原理发展与实际维护学生姓名 学 号 Z2009019 专业班级 通信技术 指导教师 2010年2月 摘要随着Internet应用时代的到来，以及Intranet中采用了大量不同的数据协议和技术，并且他们都最终构架在了SDH/SONET网络之上，问题就出现了。一个原本适应静态流量的网络怎样去适应速率不完全匹配的动态业务。在处理日益增长的数据业务流量问题时，SDH网络的构架和带宽利用问题成了需要研究和改进的地方。本论文第1章首先对SDH产生额技术背景和SDH在国内的发展现状做了分析，提出了SDH所面临的挑战，并且给出了SDH网络的发展趋势；第2章对基于
2、SDH的多业务传输平台（MSTP）做了初步的介绍，提出了SDH级联技术在其中起到的重要作用。第3章集中分析了在SDH网络中的级联技术和级联方案，讨论了其存在的必要性；第4章针对虚级联技术在实际应用中所出现的不稳定的现象，提出了链路容量调整机制（LACS），实现了在不中断业务的前提下动态的改变传输通道的大小，真正意义上实现了通道的“弹性”变化；第5章介绍了LCAS在MSTP的实现方法；第6章对全文进行了总结。关键词：同步数字传输系列；级联技术；虚级联；多业务传输平台；链路容量调整机制目录第1章 绪论11.1 SDH产生的技术背景介绍11.2 国内SDH传输网发展现状及趋势21.3 SDH基本概念
3、和特点21.4 SDH技术面临的挑战及级联技术的引进3第2章 基于SDH的MSTP52.1 MSTP的概念及其特点52.2 MSTP的主要功能6第3章 SDH网中的级联技术83.1 相邻级联83.2 虚级联9第4章 链路容量调整机制154.1 链路容量调整机制（LCAS）概述154.2 LCAS的实现原理154.3 LCAS技术的特点19第5章 LCAS技术在MSTP中的实现215.1 EoS试验平台的研制215.2 LCAS技术的实现23第6章 线路维护与实际实例6.1线路维护基础知识6.2一、本地电话网络（局部）的基本结构二、接入方式三、配线架（MDF）四、跳线方式五、交接箱六、分线盒七、
4、用户线八、通信线路常见故障九. 常见错误代码及解决方式第7章 总结与展望27参考文献28致 谢29第1章 绪论传输网是为各类业务网提供业务信息传送手段的基础设施，是通信网的重要组成部分，传输网的好坏直接制约着通信网的发展。现在各运营商的本地传输网经过近几年的快速发展已初具规模，为各项业务的开展提供了必要的通道，但也存在着一些问题。本章对国内外光传输网的发展现状及趋势作了介绍，通过分析目前光传输网存在的问题，提出了光网络优化的必要性。同时对本课题的研究目的、意义、主要内容及创新点作出了说明。1.1 SDH产生的技术背景介绍 SDH是一个将复接、线路传输及交叉功能结合在一起并由统一网管系统进行管理
5、操作的综合信息网络技术。传输系统是现代通信网的主要组成成分，而传统的准同步数字体系（PDH）已经不适应现代通信网的发展的要求，主要有以下几个原因：1. 只有地区性的电接口规范，造成国际互通困难；2. 没有标准的光接口，有各厂家自行开发线路码型，因此无法实现横向兼容；3. 只有2Mbit/s和1.5Mbit/s的同步复用，其他从低次群到高次群采用异步复接，需要通过码速调整来达到速率的匹配和容纳时钟频率的偏差，而且每提高一个次群，都要经历复杂的码变换、码速调整、定时、复接/分接过程；4. 开销少，无法对传输网实现分层管理和对通道的传输性能实现端对端的监控；5. 网络运行和管理主要靠人工对数字信号交
6、叉连接，无法经济地对网络组织、电路带宽和业务提供在线实时控制。为了解决上述问题，美国贝尔通信研究所首先提出了用一整套分等级的准数字传递结构组成同步光网络(SONET)，后来CCITT于1988年重新命名为同步数字体系(SDH) 。1.2 国内SDH传输网发展现状及趋势SDH不能纯粹强调技术，而是关注用户的实际需要。SDH是当前最主要的传输手段，已经从核心层延展到了接入层。现在世界SDH的发展方向有3个：1.向高端产品发展：10G、40G（重点是克服电子瓶颈、提高性价比）；2. 在城域网支持业务汇聚功能：MSTP（重点是优化对IP技术支持）；3. 简化的SDH技术来实现城域网接入功能：AON（开
7、销、单纤）。目前在我国现在基于SDH构建的MSTP得到了越来越多的重视。1.3 SDH基本概念和特点 SDH是同步数字系列（Synchronous Digital Hierarchy）。将复用、线路传输和交叉功能结合在一起，并由统一网管进行管理操作的综合信息网。SDH网是由终端复用器(TM)、分插复用器(ADM)、再生中继器(REG)和同步数字交叉连接设备(SDXC)基本网元组成,在光纤上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的网络。SDH网络可以抽象由图1.1表示。图1.1 SDH网络抽象图SDH有如下特点：1. 对网络节点接口进行了统一的规范(速率等级、帧结构、复接方法、线路接口、监控管理
8、等)，使各厂家设备横向兼容；2. 可容纳北美、日本和欧洲准同步数字系列(1.5M、2M、6.3M、34M、45M和140M)，便于PDH向SDH过渡3. 采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构，因而只需利用软件即可从高速信号中直接分插出低速信号，使上下业务十分容易；4. SDH的网同步和灵活的复用方式，大大简化了数字交叉连接功能的实现，便于根据用户的需要进行动态组网和新业务接入；5. 帧结构中安排了丰富的开销比特(段开销 和通道开销)，提高了网络的运行、管理和维护能力；6. SDH是智能化的设备，兼有终结、分插复用和交叉连接功能，可通过远控灵活组网和管理；7. 采用级联技术，实现了IP ove
9、r SDH。SDH的主要优点有：同步复用，标准的光接口，强大的网管能力。1.4 SDH技术面临的挑战及级联技术的引进随着数据业务逐渐成为全网的主要业务，传统的电路交换网将逐渐向分组网特别是IP网演进。作为支持电路交换方式的SDH的TDM结构将越来越不适应未来业务的发展，独立的SDH设备的长远命运正在受到严重挑战。SDH网络的主要缺点有如下几点：1. 频带利用率不如 PDH 系统；2. 技术和功能上的复杂性大大增加；3. 强大的软件控制能力潜在重大故障隐患（病毒、操作失误或死机等）。SDH作为一项代表性的技术仍在不断发展，以寻求更大的生存空间。这种挑战在中国这样的环境下，SDH在中近期仍将继续发
10、展：1. 考虑我国的电路交换网在5年左右的时间内仍将继续发展；2. SDH本身高低端的发展潜力（高于40Gbs，低于155Mbs）；3. 未来的超大容量的核心光传送网需要更多的SDH接入设备；4. 近期仍然是可靠性和生存性最高的传送网技术。在MSTP的基础上为了满足数据业务的带宽变化大，突发性大的特点，以及很多数据业务的速率与SDH VC的标准速率的不匹配的要求，便引入了SDH的级联技术。从原理上讲，可以把级联看成是把多个小的VC组合为一个比较大的VC来传输数据业务的技术，使级联技术可以实现对以太网带宽和SDH VC之间的速率适配。级联技术主要解决的问题就是标准SDH VC速率与数据业务速率不
11、匹配。第2章 基于SDH的MSTP随着宽带业务的高速发展，分组业务在电信网中的比重越来越大。虚拟专用网（VPN）和专线服务，IPTV，视频点播（VOD）和视频游戏等新业务对带宽的需求也越来越高。传统的以电路交换技术设计的传输网络已经不能适应分组交换的需要。现有的城域网存在多个网络重叠建网的方式，如SDH,P,ATM等，这些网络虽各自都能很好地提供数据，语音和专线服务，但存在网络建设与维护成本高，资源利用率低的问题。MSTP是SDH技术的基础上吸取了以太网，ATM，MPLS，RPR等数据技术的优点，能够提供丰富的业务接口，并具有强大的数据处理能力。MSTP使SDH成为真正意义上的公共传输平台，同
12、时也使SDH应用范围不断扩大。2.1 MSTP的概念及其特点MSTP是一种城域传输技术，它能将SDH，以太网，ATM，POS等多种技术进行有机融合。MSTP以SDH技术为基础，将多种业务进行汇集并进行有效适配，实现多业务的综合接入和传送，实现SDH从单纯传送网向传送网和业务网一体化的多业务平台转变。以太网新业务的要求推动着MSTP技术的发展。MSTP简化了边缘网设备的构成，将传送设备集中为一个物理实体。MSTP技术具有以下特点：1. MSTP是以SDH为基础演化过来的，因此，它完全继承了SDH 的诸多优点，包括高低阶交叉，VC级联，SDH开销字节的使用等。此外，MSTP具有良好的网络保护倒换性
13、能，对TDM业务有较好的支持能力。2. 支持多种物理接口。3. 提供综合网络管理功能。4. 直接提供带宽数据接口。5. 支持多种协议。6. 支持带宽分配。7. 提供集成的数字交叉连接交换。8. 协议和接口的分离。2.2 MSTP的主要功能2.2.1 SDH功能基于SDH的MSTP应满足SDH节点的基本功能要求，并符合相关的标准，如SDH的帧结构及VC映射部分应满足G.707规范：对于级联和虚级联业务的要求，不仅能提供高阶通道VC-3/VC-4级别的相邻级联或虚级联功能，也能提供低级通道VC-12级别的虚级联功能，并提供级联条件下的VC通道的交叉处理功能。2.2.2 以太网业务处理功能MSTP的
14、以太网二层交换功能是指在一个或多个用户以太网接口与一个或多个独立的基于SDH虚容器的点到点链路之间实现基于以太网路层的数据帧交换。MSTP应满足如下要求：实现转发、过滤以太网数据帧的功能，并符合IEEE802.1D协议的规定：能够识别IEEE.1q的数据帧，并根据VLAN信息转发、过滤数据帧：提供自学习和静态配置两种可选的方式维护MAC地址表：实现用于决定转发。过滤数据帧的信息和功能：支持IEEE802.1d生成树协议和IEEE802.1w快速树协议：可以支持多链路聚合来实现灵活高带宽和链路冗余：支持以太网端口流量控制：支持组播：支持业务分类。2.2.3 弹性分组环MAC层功能基于SDH的内嵌
15、分组环的MSTP设备可通过RPR增强MSTP对数据业务的支持能力，使其同时有SDH和RPR的优势。它适用于建设以TDM业务为主，数据业务为辅的传统运营网络，以及在兼容现有SDH网络的前提下提供数据业务传送能力的网络升级改造功能。MSTP中的弹性分组环MAC层的功能应该完全符合IEEE802.17协议的相关规定。MSTP应具有如下功能：等级分类和按业务等级转发的功能：计算和配置桥接的拓扑结构，提供用户标示，扩展用户业务的安全隔离能力。2.2.4 ATM交换处理功能MSTP继承了SDH功能，具有透明传送ATM业务功能。此时，SDH要为接入的每个ATM业务分配一个通道带宽。导致大量带宽闲置，造成浪费
16、。增加ATM交换处理能力后，可以在线路上提供一部分带宽给各个站点共享，每个站点可以将本地的业务和直通的业务进行汇聚，在放到共享的155M带宽传送到下个站点。增加ATM交换处理功能的MSTP设备允许多个ATM使用同一个通道传送业务，在同一个通道带宽内实现各节点业务的统计复用和保护，从而提高了带宽利用率。综上所述，由于MSTP广泛应用于城域传输网络，激发了城域传输网络的活力，带给运营商更大的利益空间。各大设备供应商也在不断地针对MSTP进行研究与开发，MSTP的内涵也在逐步得到丰富。相信MSTP的发展依然存在巨大的空间，本身技术的能量也同样具有巨大的潜力等待挖掘。第3章 SDH网中的级联技术所谓级
17、联，就是将多个VC的内容彼此关联复合在一起，一维持比特系列完整性。ITU-T规定的级联方法有两种：相邻级联和虚级联。两种级联方法在路径终端所提供的级联带宽是C-N 的X倍，路径终端的差别是传输。相邻级联在整个传输过程中保持连续带宽，即需要各个级联的VC是相邻的：虚级联则是将连续带宽分解到多个VCs 重新组合成连续带宽。虚级联只是在终端设备需要级联功能，而相邻级联则是在每个网元上都要有级联功能。3.1 相邻级联将X个C-4级联的容器记为C-4-Xc，表示可用于映射的容量是C-4的X倍，X分别为4，16，64，256是所提供的净负荷容量分别为：599.04Mbit/s，2396.16Mbit/s，
18、9584.640Mbit/s，38338.56Mbit/s。相应地，VC-4-Xc加上VC-4-Xc POH即构成VC-4-Xc，如图3.1所示。图3.1 VC-4-Xc结构图VC-4-Xc帧的第一列为VC-4-Xc POH。第2到X列规定为固定填充字节。VC-4-Xc是在STM-N信息中的X个连续AU-4中进行传输。通常采用AU-4指针值（在此称为级联指示CI）表明相邻级联的应用。它指明在VC-4-Xc中携带的C-4净负荷应捆绑在一起，并可作为单个实体在SDH网中复用，交叉连接和传送。VC-4-Xc中第一个AU-4应具有正常的指针值，即指向VC-4-Xc的第一字节J1，其余X-1帧的AU-4
19、 PTR应设置为1001SS1111111111（注，SS在此应用中没有规定）。级联指针限定指针处理器应执行与第一个AU-4同样的操作。相邻级联技术实现简单，虽然允许承载PDH接口速率等级以外的新业务，但是由于容量增加的单位太大（VC-4-Xc，X=4,16,64），不够灵活，而且不支持低阶VC（如VC-12）的级联。例如，如果一个以太网连接需要160Mbit/s的带宽，用一个VC-4负荷不够承载，而只能用VC-4-4c（622Mbit/s）来承载，大部分容量被浪费掉。3.2 虚级联虚级联技术可以将不同速率的小容器进行组合李海勇，能够做到较小的颗粒的带宽调整，相应的级联后的最大带宽也能在很小的
20、范围内调节。虚级联技术实现了使用SDH经济有效的提供合适大小的信给数据业务，避免了带宽的浪费，这也是虚级联技术的最大优势。虚级联技术的出现很好的解决了传统SDH网承载带宽业务是带宽利用率低的问题，提高了SDH网承载带宽业务时带宽分配的灵活性。下表列出了采用标准VC映射带宽业务的采用VC虚级联方法承载相应业务时的带宽利用率。从表3.1总可以很明显的看出虚级联对SDH带宽利用率的改善。表3.1 不同映射方式的带宽利用率比较数据业务实际容量要求SDH标准容器类型映射效率SDH VC虚级联映射效率以太网10M bit/sC-320%C-12-5c98%ATM技术25M bit/sC-350%C-12-
21、12c96%快速以太网100M bit/sC-467%C-12-48C100%企业业务链接200M bit/sC-4-4c33%C-3-4c100%光纤通信400M bit/sC-4-4c67%C-3-8c100%800M bit/sC-4-16c33%C-4-6c89%G比特以太网1Gbit/sC-4-16c42%C-4-7c95%10G比特以太网10Gbit/sC-4-64c100%C-4-64c100%虚级联表示为VC-n-Xv，其中X表示参与级联的VC的个数，取值与VC的等级有关：对于VC-3和VC-4，取值范围为1到256：对与VC-12，取值范围为1到64.虚级联是通过将多个VC（
22、如VC-12或vc-4）捆绑在一起作为一个虚级联组（VCG）形成逻辑链路。虚级联可以将分布不同的STM-N的VC-N（同一路由或者不同路由）按照级联的方式形成一个虚拟的大结构（VC-n-Xv）进行传输，其中，每一个VC-N均具有独立的结果和相应的POH，具有完整的VC-n 结果。几个VC-n虚级联就相当于数个VC-n间插，虚级联的每一个VC-n都可以独立的传送，且可选择不同的路径：对中间传输设备无特殊的要求，仅两端设备要协议支持VC-3/4的虚级联。3.2.1 VC-3/4的虚级联一个VC-3/4-Xv可提供X个C-3/4的连续净负荷域，如图3.2所示。由于VC-3-Xv与VC-4-Xv的结构
23、完全类似，为了简化起见，此处仅对VC-4-Xv做扼要的分析。图3.2 VC-3-Xv的结构在图3.3中可以看出，C-4被映射到构成VC-4-Xv的X个独立的VC-4中。每个VC-4具有各自的POH,POH的规范与一般VC-4的POH的规范相同。只是POH中的H4字节作用虚级联的规定序列号和复帧指示。H4的代码规定如表3.2所示。图3.3 VC-4-Xv的结构表3.2 VC-4-Xv序列和复帧的H4编码H4字节数 帧编码b1b2b3b4b5b6b7b8第一级复帧指示MFI1一级复帧二级复帧序列指示SQ-MSB(b-1到b-4)111014n-1序列指示SQ-MSB(b-5到b-8)111115第
24、2级复帧指示MFI2-MSB(b-1到b-4)00000n第2级复帧指示MFI2-LSB(b-5到b-8)00011预留（“0000”）00102预留（“0000”）00113预留（“0000”）01004预留（“0000”）01015预留（“0000”）01106预留（“0000”）01117预留（“0000”）10008预留（“0000”）10019预留（“0000”）101010预留（“0000”）101111预留（“0000”）110012预留（“0000”）110113序列指示SQ-MSB（b-1到b-4）111014序列指示SQ-LSB（b-5到b-8）111115第2级复帧指示M
25、FI2-MSB(b-1到b-4)00000n+1第2级复帧指示MFI2-LSB(b-5到b-8)00011序列指示SQ-MSB(b-1到b-4)11100序列指示SQ-LSB(b-5到b-8)11111VC-4虚级联的复帧设计如下：从图3.3中可以看出，虚级联中的每个VC在网络中是独立传送的，不同的VC之间有不同的传输延迟。未来重新恢复连续的净负荷，接收端必须对每个VC重新定位，即容纳所有的时延差，这样解决了帧定位的问题。SDH虚级联引入了一种可以覆盖125纳秒到256微秒时延差的512微秒两级帧结构方式。第一步利用H4字节的5到8bit作为第一级复帧指示符MFI1，该指示符随基本VC-4帧从
26、0到15逐一递增计数，构成一级复帧;第2级复帧指示符MFI2有8bit构成：第1级复帧中第0帧的H4字节1到4bit构成MFI2的1到4bit,一级复帧中第1帧的H4字节1到4bit构成MFI2的5到8bit，MFI2随第1级复帧的周期从0到255逐一计数递增，这样整个复帧就有4096（16*256）帧长，跨时为512微秒（125纳秒*4096）。复帧的序列指示符（SQ）将构成虚级联组VC-4-Xv的VC-4的序号标示出来。虚级联中每一个VC-4拥有一个固定的唯一的序列号，范围是0到（x-1）。传送VC-4-Xv第1个时隙的VC-4编号为0，传送C-4/3-Xv第2个时隙的VC-4编号为2，依
27、次类推，传送VC-4-Xv的第X个时隙的VC-4编号为X-1。详情如图3-4图和表3-2所示。8比特的序列号可支持X值达到256。在表3-2中，用复帧中的第14帧的H4字节的1到4bit传送序列号的高4位；用复帧中的第15帧的H4字节的1到4比特传送序列号的低4位。 对于固定带宽的应用，序列号是固定分配的，一般不可配置，这样允许不使用踪迹识别符而对VC-4-Xv的结构进行检查。 对于动态带宽分配而言，序列号是可变的，不同的VC数就应该有不同的与之相应的序列号。复帧中其他所以帧的H4字节1到4比特可用于传送LCAS协议。若不使用，置为全“0”。3.2.2 VC-3/4的虚级联低价通道VC-2/1
28、2的虚级联相比与相邻级联而言，所承载的速率业务更丰富，可提供的各种速率值表3.3所示（由于我国没有应用VC-11速率，故此不加说明）。表3.3 低阶通道虚级联VC-2/12-Xv的容量承载容器X值容量增量VC-12-XvVC-31到212176到45696kbit/s2176kbit/sVC-12-XvVC-41到632176到137088kbit/s2176kbit/sVC-12-Xv未定1到642176到139264kbit/s2176kbit/sVC-2-XvVC-31到72176到47448kbit/s6487kbit/sVC-2-XvVC-41到212176到14246kbit/s6
29、487kbit/sVC-2-Xv未定1到642176到434176kbit/s6487kbit/sVC-2的级联主要用于传输图像等业务，VC-2-Xv的结构如图3.4所示。VC-12的级联用于速率略高于2.048kbit/s，VC-12-v的结构入图3.5所示。图3.4 VC-2-Xv的结构图3.5 VC-12-Xv的结构容器C-2/12-Xc适配进X个独立的VC-2/12中，每个VC/12拥有其独立的通道开销POH。这些VC-2/12组成一个集合就是虚级联组VC-2/12-Xv。与高阶虚级联一样，每个低阶虚级联VC-2/12-Xv的组成但愿VC-2/12是独立通过网络的，不同的VC-2/12
30、之间仍然会有时延差，在虚级联终接点处的定位和顺序就会发生变化。为重建虚级联组携带的连续净负荷VC-2/12-Xv，必须对这些独立传送的VC进行重排和重定位。经过权衡实现的可行性和恢复性能，比较一致的看法是至少容纳125纳秒的时延差。因此，为了将虚级联组重新定位，就要缓冲和吸收组内不同的VC经历的时延差，还要能够识别每一个VC的序列号。目前，ITU-T建议采用VC-2/12的低阶通道开销POH的K4字节比特2在收发端携带相应信息。图3.6所示为32个复帧中的K4字节比特2组成一个字，每128帧（16微秒）重复一次。图3.6 K4字节比特2复帧结构图3.6中的1到5比特FC为帧计数，可计32个16
31、微秒的复帧共512微秒时间段；6到11bit SI为序列指示符，用来识别续集廉组中VC的序列号或顺序，据此合成连续的容器C-2/12-Xc。级联组中每一个VC拥有在0到X-1之间唯一的固定序列号，传送C-2/12-Xc第一个时隙的VC-2/12序列号为X-1。图2-3-9中的R为保留比特。为了建立K4字节比特2复帧，必须使用扩展信号标签，上述低阶虚级联指示信息应与K4字节比特1组成的扩展信号标签同相位。宿端在接收扩展信号标签时要进行相位判别。这里序列指示符只有6bit，为STM-1中VC-2/12使用的，限制了虚级联组中VC的数目。实际应用可以协商扩展保留比特。第4章链路容量调整机制4.1 链
32、路容量调整机制（LCAS）概述SDH传输技术以其同步复用，标准光接口，强大的网管能力等特点，在以语音业务为主的传输网络中表现了无可比拟的优势，成为现今传送网中大容量信息传输的主要手段之一，并且已经像城域网和接入网领域渗透。随着数据，图像等多业务传送的需求的不断增长，业务环境发生了很大的变化，即数据业务逐渐替代语音业务成为了电信网上的主流业务，传统的SDH暴露出诸多问题，例如，承载业务的效率较低；人工通过网管分配带宽，缺乏灵活性服务提供较慢，不能满足数据业务突发性的要求等。LCAS的基本思想是在虚级联的源端和宿端之间适配地建立一种链路容量控制机制，可以在不中断业务的情况下无损伤地增加或减少传送中
33、的虚级联信号的链路容量，同时提供临时删除失效链路的能力，而不至于中断现有业务或预留带宽资源。当虚级联组中部分成员失效时能够临时扣除失效的成员，系统自动减少容量，有效成员仍然能够正常传输，当失效成员修复之后，系统又能够自动恢复虚级联组的带宽。4.2 LCAS的实现原理为了保证容量调整时虚级联链路源端和宿端的动作一致，LCAS定义了一套控制分组，控制分组负责描述虚级联的通道状态并控制通道源端和宿端动作。高阶VC(VC-4,VC-4)和利用POH中的H4字节携带的LCAS信息；低阶VC（VC-11,VC-12）利用POH中的K4字节携带LCAS信息。这两种方式的LCAS信息包结构基本相同。4.2.1
34、 LCAS的控制帧1. 高阶LCAS的控制帧如前所述，高阶通道中的虚级联有VC-3/4的H4字节组成两级复帧结构，第1级复帧有16个基本帧组成，其中包含16个H4字节。每个H4字节的5到8bit作为指示符MFI1,表示一条完整的LCAS信息。第2级复帧由256个一级复帧组成，指示符为MFI2。第2级复帧由一级复帧第0帧的H4字节1到4bit和第1帧的H4的1到4bit组成，取值范围是0到255。若要完成一组VCG控制信息的传输，取值范围0到4095帧（15*256），所需要时间为0到512微秒（4096*125纳秒）。所能容忍的最大时延差为-256微秒到+256微秒。高阶虚级联的LCAS的帧结
35、构入如表4.1所示。表4.1 高阶虚级联的LCAS帧结构bit1bit2bit3bit4bit5bit6bit7bit8MFI2复帧指示器2（1-4）0000MFI2复帧指示器2（5-8）0001CTRL控制字0010GID组别识别符0011保留（0000）0100保留（0000）0101CRC-80110CRC-80111MST成员状态1000MST成员状态1001保留（0000）1010保留（0000）1011保留（0000）1100保留（0000）1101SQ序列指示器（1-4）1110SQ序列指示器（5-8）11112. 低阶LCAS的控制帧在低阶虚级联VC-2/12中，LCAS的控制
36、帧是通过低阶通道开销K4字节中的第2bit来实现的。低阶通道开销的映射采用了复帧结构（每个复帧由4个基本帧构成），即K4每隔500纳秒（125纳秒*4）出现一次。LCAS控制信息由32个复帧构成，完成一组LCAS控制信息需要16微秒（500纳秒*32）。低阶虚级联的LCAS帧结构如图4-1所示。图4-4-2中的复帧指示器（MFI）为前5bit，取值范围是0到31，可标识的时间范围是0到512微秒（32*16微秒）。所以低阶虚级联可以容忍的最大时延差也是-256微秒到+256微秒。两种LCAS控制信息的MFI结构基本相同。图4.1 低阶虚级联的LCAS的帧结构为了保证容量调整时虚级联链路源端（S
37、o）和宿端（Sk）之间的同步，LCAS定义了一套控制字，每个控制字描述了下一个控制包的链路状态；链路变化的信息会预先发出，以保证接收机能够尽快倒换到新的配置状态。LCAS控制帧内有复帧指示器（MFI），序列指示器(SQ)，控制字(CTRL)，成员状态字(MST)，重排序确认比特(RS-ACK)，组识别符(GID)，校验字段(CRC)。(1) 复帧指示器（MFI）复帧指示器可以看成是一个帧计数器，当前帧的MFI值总是前一帧值加1.对于SDH同步系统，每帧所占的时隙都是相同的。在源端，复帧指示标识帧序列的先后顺序；宿端可以通过解读复帧指示器的值，判断来自不同路径的帧之间时延差的大小，并重新排序以实
38、现帧同步。(2) 序列指示器(SQ)SQ用来指示各个虚级联成员在虚级联组(VCG)中的位置，如图4.2所示。一个成员就是一个基本的级联单位，一个VCG就是若干个成员组成的一个整体。显然，SQ的最大值决定了一个VCG可以包含的最多成员数。高阶虚级联和低阶虚级联的SQ值分别用8bit和6bit来表示。因此，高阶虚级联和低阶虚级联的最大级联数分别是256和64。同一VCG中的每一个虚级联成员被分配一个唯一的序列号，并重0开始。SQ对VCG中的成员在控制字段中发送了IDIE时是无效的。从VCG中删除了成员的SQ应该分配一个比当前最高序列号成员更大的序列号，最高序列号成员的控制域中为EOS（End Of
39、 Sequence）。图4.2 MF和ISQ,Mermber和VCG之间的关系(3) 控制字（CTRL）CTRL主要作用是使源端和宿端同步，并能表示当前成员的状态。例如，最后一个成员的控制字为EOS，空闲的成员控制字为IDLE。源端VCG中的控制字一开始发IDLE，直到这些成员被加到VCG中CTRL才变为ADD。LCAS的控制字CTRL如表4.2所示。表4.2 控制字 CTRLCTRL命令备注0000FIXED适用固定带宽（即不支持LCAS）0001ADD将当前成员加入VCG组0010NORM传送正常0011EOS传送正常且该组序列中的最后一个成员0101IDLE当前成员不是VCG组成员或将要
40、从VCG组删除1111DNU在宿端未使用的成员，并报告为失效状态(4) 组识别符(GID)GID是一个伪随机数，同一个VCG中所有的成员都拥有的GID。宿端将用GID识别来自同一源端的成员，宿端并不要求数据流同步。当VCG组内CTRL=IDLE是空闲成员GID是无效的。(5) 循环冗余校验(CRC)CRC对整个控制包进行校验。为了简化对虚级联开销中变化的确认，可在接收到控制包后对其进行CRC校验，如果校验失效，内容将被丢弃；如果通过了CRC校验，内容将会被采用。(6) 成员状态(MST)MST用来表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（OK=1），每个成
41、员占用一个状态比特位。VCG宿端初始变化，所有成员将报告MST=FAIL，所有未使用MST=FAIL。当接收到控制字段为ADD(或NORM，或成员被增加后状态为EOS)的控制分组时，MST状态就转变为OK。所有未用的MST与控制字段为IDLE的成员应该置为FAIL。(7) 重排序确认比特（RS-ACK） 容量调整后宿端通过将RS-ACK取反来表示调整过程结束。如果宿端监测到组员序列号SQ的次序列发生变化后，指示宿端确认了本次LCAS的调整，并通过使RS-ACK发生翻转报告源端。RS-ACK翻转只是在监测完成所有成员的状态并且序列改变时发生。RS-ACK的翻转将确认上一复帧的MST，源端将该信息
42、作为自己发生的信息已被接收的确认指示，并启动接收新MST信息。RS-ACK翻转只在ADD和REMOVE完成时触发。在上述4种情况下，如果RS-ACK没有翻转，源端在检测到RS-ACK翻转计数器超时，就会出现此时RS-ACK已经翻转，并开始使用新的MST。4.3 LCAS技术的特点LCAS是对虚级联技术的扩充，是以虚级联技术的应用为前提的，允许无损伤地调整传送网中虚级联信号的链路容量，而不至于中断现有业务或预留带宽资源，是一种收发双方握手的传送层信令协议，即其实施能够实现在现有带宽基础上动态地增减带宽容量，满足虚级联业务的变化要求，还可以增强虚级联业务的健壮性，提高业务的传输质量。LCAS控制分
43、组负责描述通道的状态并控制收发两端的动作，以保证网络发生变化时收发双方能及时响应并保持同步。每个控制分组都是描述下一控制分组持续期间的链路状态，容量变化信息事先送出，以便接收机可尽快倒换到新的配置状态。LCAS的优点在于提高了配置的速度，可以在配置带宽范围内动态无损伤地调整系统带宽。第5章 LCAS技术在MSTP中的实现随着密集波分复用（DWDM）技术在长途干线上的大规模应用以及带宽接入的迅猛发展，通信网络的容量瓶颈已经逐渐转移到城域网，如何解决城域网的带宽问题也已经受到电信运营商的广泛重视。针对目前城域网面临的问题，业界比较关注的新一代多业务传输平台（MSTP）解决方案是对传统同步数字系列（
44、SDH）网络的技术改造与功能升级，主要体现在对数据业务尤其是以太网业务的支持能力上。与传统SDH设备相比，MSTP在封装协议，带宽分配方式和调整机制上都有较大的进步：通过通用成帧程序（GFP）协议实现以太网帧到SDH虚容器的有效映射，同时利用虚级联（VC）和链路容量调整机制（LCAS）技术来增强虚容器带宽分配的灵活性和效率，以支持数据业务尤其是以太网业务和传统话音为主的TDM业务的综合传送。在数据业务应用环境下，由于业务的突发特征，虚级联与LCAS技术史衡量是否有效利用多业务平台带宽的重要指标，在智能光网络部署中也将发挥重要的作用。5.1 EoS试验平台的研制以太网与SDH时现代通行领域中的两
45、大主流传输技术。EoS（Ethernet over SDH）技术的出现有机的融合了以太网技术与SDH技术的多种优点，既可以保护现有网络资源和运营商的投资，延长SDH技术的使用寿命，又可以解决以太网技术在广域网应用中的不足，尤其是在传送距离上的限制。随着ATM应用日渐减少，数据业务量的增长将主要立足于以太网业务。在传统SDH设备上集成各种速率的以太网接口，能在SDH业务中这节上下路以太网业务信号，同时还可以让电信网中的SDH网络与数据网中的以太网灵活地连接起来，使SDH直接连接到桌面局域网。有鉴于此，为了深入研究和论证MSTP技术方案，我们将MSTP技术实现的重点放在EoS实验平台的自主设计和研制上。在功能选择上仍然遵循MSTP当前的发展趋势，结合GFP，虚级联和LCAS等技术，实现传统SDH网络中以太网业务的有效传送。EoS实验平台的总体功能结构可划分为支路接口、交叉连接、线路接口、时钟控制和网络管理等单元，如图5.1所示。图5.1 EoS的总体功能结构为了将图5.1所示的功能模型落实到具体的硬件板卡上，我们将线路接口单元、支路接口单元，交叉连接单元和主控单元设计成分别独
