VC技術和LCAS技術在數據業務中的應用

陳桂芳 上海鐵路局通信段

SDH最初作為TDM業務的承載網絡被運營商建設，以安全、穩定、帶寬高、實時性好等特點被廣大運營商認可。如今，SDH已經有了很高的覆蓋率，并且在完成TDM業務的同時，利用2 M數字電路給用戶提供VC12級別（2 M帶寬內）以太網數據業務。但是，由于用戶的業務依賴于網絡的帶寬，隨著用戶業務的增加、企業信息化的提高，2M的帶寬已無法滿足很多大客戶的需求，更高帶寬的城域以太網服務的提供已迫在眉睫。

1 LCAS技術產生的背景

SDH技術作為當前傳輸領域最為成熟穩定的技術，近幾年得到了極為迅速的發展，它最大的特點就是提供的業務質量穩定、有保護機制，而且SDH幀結構中OAM的信息比較豐富，網管能容易地監視電路質量，便于維護和管理。SDH初衷是為了傳送語音業務，并為部分需要固定速率的客戶提供點對點的專線業務。以本市的北區網絡為例，由于SDH網絡規模不斷擴大，數據業務的日趨普及，因而數據業務在通信網絡中所占的比重也越來越大。而SDH網絡仍然是傳輸網的主要組成部分。

用SDH網絡傳輸數據業務會產生兩個問題：一個主要的問題是SDH的硬速率和數據業務的接入速率不匹配，帶寬為 155 Mbps、622 bpsM、2.5 Gbps、10 Gbps的 SDH 技術來傳送帶寬10 Mbps、100 Mbps、1000 Mbps的突發性的數據業務，勢必造成帶寬的浪費。舉例來說，如果100M以太網絡接入SDH網絡，必須配置155 M的電路，這樣將近33%的帶寬資源被浪費了，實際上潛在的浪費可能達到67%。造成這個現象的根本原因在于數據業務的統計和突發特性。另一個問題是要傳送帶寬可隨時變化的數據業務，速率固定的SDH網絡顯得不夠靈活。數據業務的應用中數據通道可能需要帶寬變化才更顯經濟，業務高峰時的帶寬大些，空閑時可小些，甚至釋放一些帶寬。典型的應用如遠程數據庫備份，晚上工作時需要大帶寬，平時不用，這樣帶寬可省下給其他業務應用。如今，VC虛級聯技術和LCAS鏈路容量調整機制，這兩個技術的出現解決了上述問題。

2 LCAS技術簡介及運用

VC虛級聯技術的出現主要是為了解決SDH帶寬和以太網帶寬不匹配的問題。虛級聯是指采用非連續通道來承載業務，對方通過序列號重新排列組合提取數據，不像連續級聯那樣需要連續的通道，提高了帶寬的利用率，提高了組網的靈活性。它是通過將多個VC12或者VC4捆綁在一起作為一個VCG（Virtual Concatenation Group）虛級聯組形成邏輯鏈路。這樣SDH的帶寬就可以為N×2M或N×155M。當以VC12為單位組成VCG時一般稱為低階虛級聯，每個VC12叫做一個成員（member）。同樣，以VC4為成員的虛級聯叫做高階虛級聯。為了標識同一個虛級聯組中的不同成員，VC虛級聯技術在SDH幀的通道開銷中定義了復幀指示器（MFI）和序列指示器（SQ）。有了這些標識，虛級聯組中的各個成員就可以通過不同的路徑到達接收端。接收端通過這兩個指示器將經過不同路徑，有著不同時延的成員正確地組合在一起。

雖然，VC虛級聯提供了一種方法根據業務的需要來創建合適大小的管道，但這個管道一旦建立便不能隨意改變大小，虛級聯技術還不能解決動態分配帶寬的問題。如圖1不帶LCAS功能的數據板的數據配置示意圖所示：傳輸設備上的數據板（SFE8/ET1）只具有虛級聯功能，因此在捆綁的N個VC12中有一個故障，都將影響數據業務的傳輸。如甲乙兩地數據業務的帶寬為100 M，如該通道中有一個2 M故障，甲乙兩地數據業務將中斷。

圖1 不帶LCAS功能的數據板的數據配置示意圖

隨著LCAS技術作為VC虛級聯技術的一個擴展主要就是解決在不中斷業務的前提下靈活調整帶寬的問題。ITUT G.7042行業標準中提出的一種基于虛級聯的可動態改變傳送網中虛級聯組（VCG）帶寬的協議，即LCAS技術可使得VC虛級聯建立的管道變得有“彈性”，真正實現帶寬的按需分配?？刂茙邪ㄔ吹剿藓退薜皆磧蓚€方向的用于特定功能的信息，通過控制幀LCAS可實現源和宿VCG帶寬的變化同步。LCAS協議包括動態增加VCG成員、動態減少VCG成員和成員失效后的VCG動態調整等三種操作。

作為基于SDH的協議，VC和LCAS都是通過定義SDH幀結構當中的空閑開銷字節來實現的。對于高階虛級聯和低階虛級聯，LCAS分別利用了VC4通道開銷的H4字節和VC12通道開銷的K4字節。LCAS技術是建立在VC虛級聯的基礎之上的。和VC虛級聯不同的是LCAS是一個雙向握手的協議，在傳送凈荷前發送端和接收端通過控制信息的交換保持雙方動作的一致，LCAS需要定義更多的開銷來完成它相對復雜的控制。LCAS除了定義MFI和SQ以外，還定義了另外五個字段，它在虛級聯的源端和宿端適配功能之間提供一種控制機理，無損傷地增加和減少帶寬的容量，即當虛級聯組中部分成員失效時，系統能自動減少容量；當失效成員恢復時，系統能自動增加容量，提高了數據傳輸的可靠性。以SDH為例：如果承載數據業務的VCG（由多個VC成員組成）中的一些VC通道發生故障或出現告警指示信號AIS，可以利用SDH的通道開銷H4和K4字節的控制字段進行握手協議處理，將這些VC成員暫時刪除，從而自動地降低承載帶寬，同時保證所承載的數據業務無損傷；如果告警消失或故障恢復，所承載的數據業務則要恢復到應有的帶寬，這種自動調整適合VCG中的每個成員。

傳輸設備上的數據板（SFE8/ET1）具有LCAS功能,如圖1所示：甲乙兩地數據業務的帶寬為100 M，如該通道中有一個2 M故障，數據板（SFE8/ET1）將自動剔除故障的一個2 M，甲乙兩地數據業務使用98 M，業務不中斷，只是減少了有效的使用帶寬。

傳輸設備上的數據板（SFE8/EFS）具有LCAS功能,可以根據網絡的不同情況，靈活的數據業務配置，若一個網絡本身不具有自愈功能，配置的數據業務沒有保護，可以利用數據板（SFE8/EFS）具有的LCAS功能來實現業務不中斷。為保證業務不中斷可以將兩地數據業務安排走不同的路徑，一個方向路徑故障，另一個方向的路徑正常，業務就不會中斷。圖1數據業務就可以按圖2方式進行數據配置。

如圖2帶LCAS功能的數據板的數據配置示意圖所示：甲乙兩地數據業務的帶寬為100 M，路徑1方向捆綁50 M，路徑2方向捆綁50 M，共100 M。若路徑1、2方向的兩個方向捆綁的100 M業務沒有任何故障，甲乙兩地數據業務在用帶寬為100 M；若路徑1方向有故障，因甲乙兩地設備板卡具有LCAS功能，能夠自動地剔除路徑1方向的50 M業務，則甲乙兩地數據業務在用帶寬為50 M，雖然使用帶寬減少了，但能保證業務不中斷。SFE8/EFS板按照LCAS功能進行帶寬的收斂，自動剔除中斷的VC12，使數據業務不受影響。

圖2 帶LCAS功能的數據板的數據配置示意圖

LCAS協議動態調整VCG帶寬的功能可以由源端單向發起，無需要在網管系統進行復雜的電路配置，大大提高了網管的配置速度，能夠為客戶提供更為靈活的服務。

LCAS技術除了讓網絡更加靈活，還讓網絡更加健壯。LCAS的基本過程主要有2種情況：人工通過網管系統下發增加帶寬、減少帶寬的命令；當虛級聯組中部分成員失效時，它能剔除這些出錯的成員，降低VCG的帶寬而且能保證正常的成員仍然順利的傳輸。當失效的成員被修復時，能夠自動地恢復虛級聯組的帶寬。這一過程遠快于手動配置，而且在增加和減少帶寬時LCAS協議可以做到對業務無損傷，從而加強了對業務的保護能力和業務的服務質量。

3 結束語

總之，級聯技術和LCAS技術的結合，能使面向語音的SDH網絡逐步適應PACKET應用的數據業務，是支撐MSTP的一種好技術。目前，雖然LCAS的調整進程無須網管系統的干預，但是，LCAS不能自動發起業務容量請求，即VCG的初始帶寬仍需網管系統指定，這樣，在一定程度上降低了LCAS的智能化程度。如果結合未來智能光網絡的控制平面，對VCG的總帶寬可以進行任意的指配，那么LCAS的效率會得到進一步的提升，應用范圍也可以進一步的拓展。虛級聯和LCAS技術單獨的存在并不是它最大優勢所在，和GFP，RPR，MPLS等技術結合，才能最大程度的在SDH網絡上靈活適應數據業務。