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SONET/SDH在單個魯棒傳輸機制上綜合了語音、視頻和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),雖然最初它是為語音業(yè)務(wù)配置的,但今天它卻在服務(wù)供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中扮演了一個重要角色。不過,它的許多現(xiàn)有設(shè)備架構(gòu)的可擴展性不夠,無法滿足未來不斷增長的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求。此外,隨著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的擴充,設(shè)置和管理這些網(wǎng)絡(luò)也變得越來越復(fù)雜。面對如今精打細算的服務(wù)提供商,運營商想法設(shè)法來削減資金和運營成本以使他們現(xiàn)有的SONET/SDH基礎(chǔ)設(shè)施的容量可以不斷擴展,同時還能輕松地提供新的服務(wù),維持原有的服務(wù)。

三個關(guān)鍵的技術(shù)進步可以讓服務(wù)提供商輕松擴展并升級它們現(xiàn)有的SONET/SDH基礎(chǔ)設(shè)施,使之適應(yīng)以數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)為中心的模式,同時還能繼續(xù)維持語音業(yè)務(wù)收入。第一,新的交換架構(gòu)技術(shù)可以無需改變?nèi)魏渭軜?gòu)就可為現(xiàn)有的核心平臺提供真正無縫服務(wù)可擴展性,容量可以是160Gbps、320Gbps、640Gbps甚至更大。第二,單一化增強型設(shè)置軟件將抵消因多點廣播服務(wù)和柔性保護機制需求不斷增長所導(dǎo)致的復(fù)雜性,從而使網(wǎng)絡(luò)的整體容量得到提升。第三,SONET/SDH系統(tǒng)中端口卡與交換架構(gòu)之間的標準接口將提高ASSP與ASIC廠商之間的互通性,為系統(tǒng)設(shè)計人員增加特色服務(wù)和簡化系統(tǒng)管理提供了靈活性。

切片式架構(gòu)提供出色的可擴展性

SONET/SDH交換系統(tǒng)一般采用單級或多級交換架構(gòu)。通常在使用單級架構(gòu)時需創(chuàng)建更小的修整(grooming)架構(gòu),但對于特定的技術(shù)層次,單級架構(gòu)的帶寬一般是固定的,如果不改變?yōu)槎嗉壖軜?gòu)就不能升級。不過,這種系統(tǒng)易于實現(xiàn),因為它只有一套交換組件。多級架構(gòu)可以滿足帶寬擴展的要求,但代價是器件數(shù)目、功耗和軟件復(fù)雜度提高。例如,要將現(xiàn)有單級架構(gòu)組件的SONET/SDH系統(tǒng)的交換容量從160Gbps升級到640Gbps,將需要12套交換組件(四個器件排成三列)。結(jié)果是系統(tǒng)成本和功耗增加了12倍,而整體容量只增長了4倍。此外,系統(tǒng)還可能無法支持軟件復(fù)雜度的增加。

另一種可選方案是采用切片式架構(gòu)。與多級架構(gòu)相比,切片式架構(gòu)可以從單組件架構(gòu)線性升級,大大減少了構(gòu)建大型結(jié)構(gòu)所需器件數(shù)目。本質(zhì)上,切片式架構(gòu)將數(shù)據(jù)路徑分布在單級架構(gòu)中的多個并行交換組件上,每個組件在一個次顆粒層次上修整業(yè)務(wù)信息。如圖1所示,一個切片式架構(gòu)交換結(jié)構(gòu)的總體容量從160Gbps增加到了640Gbps。在一個切片式架構(gòu)中,來自線卡的每個數(shù)據(jù)字節(jié)通過四個鏈路中傳輸:第一鏈路傳輸?shù)谝晃缓偷诙?第二鏈路傳輸?shù)谌缓偷谒奈?依此類推。后續(xù)時隙的后續(xù)字節(jié)也做類似傳輸。這稱做雙位切片(di-bit slicing),因為每個字節(jié)的兩個位被安排在同一個鏈路上。從而,四個結(jié)構(gòu)組件每次同時交換兩位數(shù)據(jù),以在輸出線卡處重新組合。采用這種切片技術(shù),只用四個結(jié)構(gòu)組件,這種架構(gòu)就可線性升級到640Gbps。

這種架構(gòu)有一些重要的特點。第一,每個結(jié)構(gòu)組件從(或向)一個公共端口/時隙交換數(shù)據(jù)。因此每個結(jié)構(gòu)組件執(zhí)行同樣的任務(wù),并可分享共同的矩陣配置。第二,這個結(jié)構(gòu)組件本身必須能夠在次顆粒層次訪問和交換。這確實給組件本身的設(shè)計增加了難度,但整體吞吐量與可訪問字節(jié)組件相同,只是交換的顆粒數(shù)目增加了。兩位切片元件的物理特征(功耗和尺寸)與可訪問字節(jié)組件類似。最后,在升級過程中沒有任何計劃基礎(chǔ)架構(gòu)的改變,因為數(shù)據(jù)是并行處理的,這幾個組件就像單個設(shè)備一樣工作。

快速靈活的服務(wù)設(shè)置

“阻塞”是交換架構(gòu)必須解決的最難的設(shè)計問題之一。當一個輸入端口/時隙未能連接到所需要的輸出端口/時隙時,盡管該端口當時是可用,但阻塞還是發(fā)生了。在SONET/SDH系統(tǒng)中,因為其中兩路廣播(bicast)非常普遍(如環(huán)形應(yīng)用,這個問題更加糟糕)。視頻等組播服務(wù)需求的增長更進一步惡化了這個問題。交換結(jié)構(gòu)的阻塞有三個類型:阻塞、可重置非阻塞和嚴格非阻塞。在嚴格非阻塞結(jié)構(gòu)中,無論設(shè)定連接的順序如何,所有的連接都可用。在可重置非阻塞結(jié)構(gòu)中,有些連接可能阻塞了,但它往往可以重置已有的連接,使資源可交換使用。在阻塞結(jié)構(gòu)中,重置可以緩解一些阻塞,但不可能解決所有的連接請求。對于以上每一種阻塞類型,阻塞特性因特定業(yè)務(wù)傳輸類型不同而不同。例如,一種結(jié)構(gòu)可能對于兩路廣播是可重置非阻塞的,但對于組播是阻塞的。

在單組件架構(gòu)中,通過使用共享核心存儲器元件很容易解決阻塞問題。在一個存儲器元件中,每個輸出端口/時隙都同時有權(quán)訪問所有的輸入端口/時隙,因此它對于所有形式的業(yè)務(wù)傳輸都是嚴格非阻塞的。共享存儲器元件也很容易配置,只需為每個輸出端口/時隙配置源端口/時隙即可。這大大降低了軟件復(fù)雜度。

在多級結(jié)構(gòu)中,阻塞或非阻塞特性很難實際證明。即使各個結(jié)構(gòu)組件是嚴格非阻塞的,也并不一定表示整個結(jié)構(gòu)是非阻塞的。迄今為止,SONET/SDH系統(tǒng)的設(shè)計者們已經(jīng)通過把端口布局約束、組播限制、連接重置和內(nèi)部結(jié)構(gòu)加速結(jié)合起來,并創(chuàng)建了可實現(xiàn)的多級架構(gòu)。隨著可用連接數(shù)目的增加,具有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)能力的SONET/SDH系統(tǒng)需要消除這些限制因素。

切片式架構(gòu)能將單片存儲器元件的優(yōu)勢擴展到更高容量的多片架構(gòu)上,同時保持單組件設(shè)計易于配置和任意組播容量的優(yōu)點。其結(jié)果是消除了復(fù)雜的重置算法,并獲得更快捷明確的設(shè)置時間。

標準接口簡化了系統(tǒng)的開發(fā)和管理

一個SONET/SDH網(wǎng)絡(luò)元件可以分解為幾個功能平面。雖然許多工作是消耗在數(shù)據(jù)平面上,但當網(wǎng)絡(luò)組件容量擴充時,其他功能平面也必須同時能夠升級。例如,許多SONET/SDH系統(tǒng)的控制平面有著與數(shù)據(jù)平面相似的物理結(jié)構(gòu),具有集中處理器和本地處理器。隨著數(shù)據(jù)平面整體容量的提高,對控制器合成的要求更多了。通常,控制器合成還不夠,它還需要升級。類似的分析也適用于SONET/SDH額外開銷的DCC字節(jié)中的信令。隨著端口數(shù)目增加,信令系統(tǒng)變得負擔沉重,可能需要重新設(shè)計。許多系統(tǒng)設(shè)計者把這看作將多個功能平面綜合成一個能由其他功能子系統(tǒng)共享的公共接口的機會,就像PC機中不同功能的子系統(tǒng)共享一組公共總線一樣。這就是ESSI(擴展SONET/SDH串行接口)背后的動機。ESSI為SONET/SDH系統(tǒng)定義了一個信令標準,它將多個功能平面集成進了一個公共的物理接口之中。

作為OIF(光聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)論壇)TFI-5的一個擴展集,ESSI為SONET/SDH背板中工作在和的串行鏈路定義了信令和額外開銷。除了與包括CML和LVDS在內(nèi)的各種串行技術(shù)兼容的電氣信令之外,ESSI還定義了用于透明度、鏈路錯誤監(jiān)測、幀同步和保護信令的額外開銷字節(jié)。ESSI為系統(tǒng)設(shè)計者們提供了一個在網(wǎng)絡(luò)組件各部件之間實現(xiàn)互通性的公共參考點。

ESSI中的幾個額外開銷字節(jié)是作為一個通用端口定義的,可用于為其他功能子系統(tǒng)實現(xiàn)專有信令。由于基于ESSI的設(shè)備允許訪問ESSI額外開銷,所以傳輸額外開銷中的任意字節(jié)可被提取并插入ESSI源核心點(成幀器和交換結(jié)構(gòu))處。這一技術(shù)的應(yīng)用包括將采集、處理及生成DCC字節(jié)集中起來,或?qū)崿F(xiàn)控制器合成信道。這在設(shè)計和管理SONET/SDH網(wǎng)絡(luò)組件(從較小的CPE設(shè)備到大型的MSPP和DXC)中提供了較大的靈活性,同時保持了一個標準的接口,允許未來進行升級。

本文小結(jié)

滿足不斷增長的帶寬需求需要提升系統(tǒng)容量,采用切片式存儲器架構(gòu)的新交換技術(shù)能以最大性價比方式實現(xiàn)系統(tǒng)升級。通過將多個功能子系統(tǒng)融合為一個物理子系統(tǒng),ESSI的標準化將進一步降低系統(tǒng)的成本和復(fù)雜度。采用這些關(guān)鍵技術(shù)的多服務(wù)設(shè)置平臺(MSPP)將提供前所未有的服務(wù)可擴展性、動態(tài)服務(wù)設(shè)置能力和增強的網(wǎng)絡(luò)管理能力。下一代修整架構(gòu)將允許SONET/SDH系統(tǒng)容量從小型光接入和邊緣網(wǎng)絡(luò)升級到大型城域光核心網(wǎng)絡(luò),同時簡化所需的配置、管理和保護交換軟件。

作者:Greg Wynans

SONET/SDH產(chǎn)品經(jīng)理

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