城域网与广域网(第2版)
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链路容量调整机制

ITU-T G.7042/Y.1305标准定义了链路容量调整机制(LCAS)。LCAS提供了一种虚级联链路首端和末端的适配功能,可用来增加或减小SDH/OTN中采用虚级联构成的容器的容量。LCAS利用SDH预留的开销字节来传递控制信息,控制信息包括固定、增加、正常、VC结束、空闲和不使用6种;通过控制信息的传送来动态地调整VC的个数,以适应以太网业务带宽的需求。LCAS可以将净荷自动映射到可用的VC上,避免了复杂的人工电路交叉连接配置,提高了带宽指配速度,对业务无损伤,而且在系统出现故障时,可以自动、动态地调整系统带宽,无须人工介入。在一个或几个VC通路出现故障时,数据也能够保持正常传输。因此,LCAS为MSTP提供了端到端的动态带宽调整机制,可以在保证QoS的前提下显著提高网络利用率。

LCAS的帧结构

为了保证容量调整时虚级联链路首端和末端的同步,LCAS定义了一套控制分组。控制分组描述了虚级联的链路状态,保证当网络发生变化时,链路首端和末端能够及时动作并保持同步。

作为基于SDH的协议,VC和LCAS都是通过定义SDH帧结构中的空闲开销字节来实现的。对于高阶虚级联和低阶虚级联,LCAS分别利用VC4通道开销的H4字节(如图2.4所示)和VC12通道开销的K4字节。高阶虚级联的LCAS帧结构如图2.5所示,低阶虚级联的LCAS帧结构如图2.6所示。

图2.4 VC4通道开销的H4字节

图2.5 高阶虚级联的LCAS帧结构

图2.6 低阶虚级联的LCAS帧结构

LCAS技术是建立在VC虚级联基础上的,与VC相同的是它们的信息都定义在同样的开销字节中;与VC不同的是,LCAS是一个双向握手协议。在传输净荷前,发送端和接收端通过交换控制信息,保持双方动作一致。显然,LCAS需要定义更多开销来完成其较复杂的控制。LCAS除了定义MFI和SQ字段之外,还定义了CTRL、GID、CRC、MST和RS-Ack等5个字段。

img MFI——一个帧计数器。某一帧的MFI值总是上一帧的值加1。对于像SDH这样的同步系统,每帧所占的时隙都相同。MFI标识了帧序列的先后顺序,即标识了时间的先后顺序。接收端通过MFI之间值的差别,判断从不同路径传来的帧之间的时延差是多少,在计算出时延后,就可把不同时延的帧再次同步。高阶VC和低阶VC可容忍的最大时延差均为±256 ms。

img SQ——序列指示器。SQ用于指示成员在虚级联组(VCG)中的位置,如图2.5所示,一个成员就是一个基本的记录单位,一个VCG就是若干个成员组成的一个整体。

img CTRL——控制字段。它有两个作用:一是表示当前成员的状态,例如最后一个成员的控制字段为EOS(0011),空闲的成员控制字段为IDLE(0101);二是用ADD(0001)和DNU(1111)分别表示当前成员需加入和移出VCG,用FIXED(0000)和NORM(0010)表示不支持LCAS和正常传送状态。

img GID——组识别符。GID是一个伪随机数,同一组中的所有成员都拥有相同的GID,这样就可标识来自同一发送端的成员。

img CRC——循环冗余检验,对整个控制帧进行校验。

img MST——成员状态字,用于标识组中每个成员的状态。OK=O,FAIL=1。

img RS-Ack——重排序确认位。容量调整后,接收端通过把RS-Ack取反来表示调整过程结束。

链路容量调整过程

LCAS的最大优点是具有动态调整链路容量的功能。作为一个双向握手协议,当某一端向对端传输数据时若增加或删除VC成员,对端也要在反方向重复这些动作,发给源端,其中对端的相应动作不必与源端同步。调整分为增加或减少成员,需要调整VCG中VC成员的序列号,其中控制域EOS是指VCG序列号的最后一个。不同情况下的调整方法如下:

img 带宽减小,暂时删除VC成员:当VC成员失效时,VCG链路的末端结点首先检测出故障,并向首端结点发送该VC成员失效的消息;首端结点把该VC成员的控制字段设置为“不可用(DNU)”,并发往末端结点。末端结点把仍能正常传送的VC重组VCG(即把失效的VC从VCG中暂时删除),此时首端结点也把失效的VC从VCG中暂时删除,仅采用正常的VC发送数据。然后,首端结点把动作信息上报给网管系统。

img 业务量增大,新加入VC成员:当失效的VC成员恢复时,VCG链路的末端结点首先检测出该VC已恢复,向首端结点发送VC成员恢复消息;首端结点把该VC成员的控制字段设置为“正常(NORM)”,并发往末端结点。首端结点把恢复正常的VC重新纳入VCG,末端结点也把恢复正常的VC纳入VCG。最后,首端结点把动作信息上报给网管系统。

如前所述,LCAS是对VC技术的有效补充,可根据业务流量模式提供动态、灵活的带宽分配和保护机制。按需带宽分配(BOD)业务是未来智能光网络的杀手级应用,LCAS实现VC带宽动态调整,为实现端到端的带宽智能化分配提供了有效的手段。在突发性数据业务增多的应用环境下,VC和LCAS是衡量带宽是否得到有效利用的重要指标。

LCAS技术的实现

LCAS是对SDH能力的一项重要改进,它能让SDH网络更加稳健、灵活。LCAS是建立在VC基础上、连续运行在两端结点之间的信令协议,运营商利用它可动态调整通道容量:当VCG中部分成员失效时,它剔除这些成员,保证正常成员继续顺利传输;当失效的成员被修复时,它能自动恢复VCG的带宽,这一过程远快于手动配置,从而加强对业务的保护能力。另外,在实际使用中,某些企业对网络带宽的需求因时段不同而有差异。例如,上班时仅需10 Mb/s带宽就足以完成日常工作;但在下班之前半小时,则需100 Mb/s带宽才能完成当天数据的备份。以往,这些企业为了保证数据备份顺利进行,不得不租用100 Mb/s带宽,造成巨大浪费。这一普遍现象使光网络智能化和自动化的需求日趋紧迫,但是以自动交换光网络(ASON)技术为核心的下一代智能光网络技术尚需一段时间才能成熟,作为ASON自动调整带宽的基础协议之一,LCAS技术能在一定程度上满足这些需求。

LCAS技术的实现一般分两步走:在核心网没有实现控制平面时,可由网管手工解决动态调整通道容量的问题;随着用户与网络接口(UNI)标准的不断完善,在不中断业务的前提下动态调整带宽,以满足用户需求。当带宽需求增加时,保证链路的容量;当带宽需求减少时,多余的带宽可挪作他用。这样,既可节省企业开支,又可提高运营商的服务质量。