VC技术和LCAS技术在数据业务中的应用

陈桂芳 上海铁路局通信段

SDH最初作为TDM业务的承载网络被运营商建设，以安全、稳定、带宽高、实时性好等特点被广大运营商认可。如今，SDH已经有了很高的覆盖率，并且在完成TDM业务的同时，利用2 M数字电路给用户提供VC12级别（2 M带宽内）以太网数据业务。但是，由于用户的业务依赖于网络的带宽，随着用户业务的增加、企业信息化的提高，2M的带宽已无法满足很多大客户的需求，更高带宽的城域以太网服务的提供已迫在眉睫。

1 LCAS技术产生的背景

SDH技术作为当前传输领域最为成熟稳定的技术，近几年得到了极为迅速的发展，它最大的特点就是提供的业务质量稳定、有保护机制，而且SDH帧结构中OAM的信息比较丰富，网管能容易地监视电路质量，便于维护和管理。SDH初衷是为了传送语音业务，并为部分需要固定速率的客户提供点对点的专线业务。以本市的北区网络为例，由于SDH网络规模不断扩大，数据业务的日趋普及，因而数据业务在通信网络中所占的比重也越来越大。而SDH网络仍然是传输网的主要组成部分。

用SDH网络传输数据业务会产生两个问题：一个主要的问题是SDH的硬速率和数据业务的接入速率不匹配，带宽为 155 Mbps、622 bpsM、2.5 Gbps、10 Gbps的 SDH 技术来传送带宽10 Mbps、100 Mbps、1000 Mbps的突发性的数据业务，势必造成带宽的浪费。举例来说，如果100M以太网络接入SDH网络，必须配置155 M的电路，这样将近33%的带宽资源被浪费了，实际上潜在的浪费可能达到67%。造成这个现象的根本原因在于数据业务的统计和突发特性。另一个问题是要传送带宽可随时变化的数据业务，速率固定的SDH网络显得不够灵活。数据业务的应用中数据通道可能需要带宽变化才更显经济，业务高峰时的带宽大些，空闲时可小些，甚至释放一些带宽。典型的应用如远程数据库备份，晚上工作时需要大带宽，平时不用，这样带宽可省下给其他业务应用。如今，VC虚级联技术和LCAS链路容量调整机制，这两个技术的出现解决了上述问题。

2 LCAS技术简介及运用

VC虚级联技术的出现主要是为了解决SDH带宽和以太网带宽不匹配的问题。虚级联是指采用非连续通道来承载业务，对方通过序列号重新排列组合提取数据，不像连续级联那样需要连续的通道，提高了带宽的利用率，提高了组网的灵活性。它是通过将多个VC12或者VC4捆绑在一起作为一个VCG（Virtual Concatenation Group）虚级联组形成逻辑链路。这样SDH的带宽就可以为N×2M或N×155M。当以VC12为单位组成VCG时一般称为低阶虚级联，每个VC12叫做一个成员（member）。同样，以VC4为成员的虚级联叫做高阶虚级联。为了标识同一个虚级联组中的不同成员，VC虚级联技术在SDH帧的通道开销中定义了复帧指示器（MFI）和序列指示器（SQ）。有了这些标识，虚级联组中的各个成员就可以通过不同的路径到达接收端。接收端通过这两个指示器将经过不同路径，有着不同时延的成员正确地组合在一起。

虽然，VC虚级联提供了一种方法根据业务的需要来创建合适大小的管道，但这个管道一旦建立便不能随意改变大小，虚级联技术还不能解决动态分配带宽的问题。如图1不带LCAS功能的数据板的数据配置示意图所示：传输设备上的数据板（SFE8/ET1）只具有虚级联功能，因此在捆绑的N个VC12中有一个故障，都将影响数据业务的传输。如甲乙两地数据业务的带宽为100 M，如该通道中有一个2 M故障，甲乙两地数据业务将中断。

图1 不带LCAS功能的数据板的数据配置示意图

随着LCAS技术作为VC虚级联技术的一个扩展主要就是解决在不中断业务的前提下灵活调整带宽的问题。ITUT G.7042行业标准中提出的一种基于虚级联的可动态改变传送网中虚级联组（VCG）带宽的协议，即LCAS技术可使得VC虚级联建立的管道变得有“弹性”，真正实现带宽的按需分配。控制帧中包括源到宿和宿到源两个方向的用于特定功能的信息，通过控制帧LCAS可实现源和宿VCG带宽的变化同步。LCAS协议包括动态增加VCG成员、动态减少VCG成员和成员失效后的VCG动态调整等三种操作。

作为基于SDH的协议，VC和LCAS都是通过定义SDH帧结构当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分别利用了VC4通道开销的H4字节和VC12通道开销的K4字节。LCAS技术是建立在VC虚级联的基础之上的。和VC虚级联不同的是LCAS是一个双向握手的协议，在传送净荷前发送端和接收端通过控制信息的交换保持双方动作的一致，LCAS需要定义更多的开销来完成它相对复杂的控制。LCAS除了定义MFI和SQ以外，还定义了另外五个字段，它在虚级联的源端和宿端适配功能之间提供一种控制机理，无损伤地增加和减少带宽的容量，即当虚级联组中部分成员失效时，系统能自动减少容量；当失效成员恢复时，系统能自动增加容量，提高了数据传输的可靠性。以SDH为例：如果承载数据业务的VCG（由多个VC成员组成）中的一些VC通道发生故障或出现告警指示信号AIS，可以利用SDH的通道开销H4和K4字节的控制字段进行握手协议处理，将这些VC成员暂时删除，从而自动地降低承载带宽，同时保证所承载的数据业务无损伤；如果告警消失或故障恢复，所承载的数据业务则要恢复到应有的带宽，这种自动调整适合VCG中的每个成员。

传输设备上的数据板（SFE8/ET1）具有LCAS功能,如图1所示：甲乙两地数据业务的带宽为100 M，如该通道中有一个2 M故障，数据板（SFE8/ET1）将自动剔除故障的一个2 M，甲乙两地数据业务使用98 M，业务不中断，只是减少了有效的使用带宽。

传输设备上的数据板（SFE8/EFS）具有LCAS功能,可以根据网络的不同情况，灵活的数据业务配置，若一个网络本身不具有自愈功能，配置的数据业务没有保护，可以利用数据板（SFE8/EFS）具有的LCAS功能来实现业务不中断。为保证业务不中断可以将两地数据业务安排走不同的路径，一个方向路径故障，另一个方向的路径正常，业务就不会中断。图1数据业务就可以按图2方式进行数据配置。

如图2带LCAS功能的数据板的数据配置示意图所示：甲乙两地数据业务的带宽为100 M，路径1方向捆绑50 M，路径2方向捆绑50 M，共100 M。若路径1、2方向的两个方向捆绑的100 M业务没有任何故障，甲乙两地数据业务在用带宽为100 M；若路径1方向有故障，因甲乙两地设备板卡具有LCAS功能，能够自动地剔除路径1方向的50 M业务，则甲乙两地数据业务在用带宽为50 M，虽然使用带宽减少了，但能保证业务不中断。SFE8/EFS板按照LCAS功能进行带宽的收敛，自动剔除中断的VC12，使数据业务不受影响。

图2 带LCAS功能的数据板的数据配置示意图

LCAS协议动态调整VCG带宽的功能可以由源端单向发起，无需要在网管系统进行复杂的电路配置，大大提高了网管的配置速度，能够为客户提供更为灵活的服务。

LCAS技术除了让网络更加灵活，还让网络更加健壮。LCAS的基本过程主要有2种情况：人工通过网管系统下发增加带宽、减少带宽的命令；当虚级联组中部分成员失效时，它能剔除这些出错的成员，降低VCG的带宽而且能保证正常的成员仍然顺利的传输。当失效的成员被修复时，能够自动地恢复虚级联组的带宽。这一过程远快于手动配置，而且在增加和减少带宽时LCAS协议可以做到对业务无损伤，从而加强了对业务的保护能力和业务的服务质量。

3 结束语

总之，级联技术和LCAS技术的结合，能使面向语音的SDH网络逐步适应PACKET应用的数据业务，是支撑MSTP的一种好技术。目前，虽然LCAS的调整进程无须网管系统的干预，但是，LCAS不能自动发起业务容量请求，即VCG的初始带宽仍需网管系统指定，这样，在一定程度上降低了LCAS的智能化程度。如果结合未来智能光网络的控制平面，对VCG的总带宽可以进行任意的指配，那么LCAS的效率会得到进一步的提升，应用范围也可以进一步的拓展。虚级联和LCAS技术单独的存在并不是它最大优势所在，和GFP，RPR，MPLS等技术结合，才能最大程度的在SDH网络上灵活适应数据业务。