在通信領域，“建設網絡，然后一切都有了”的時代已經戛然而止了。服務提供商和設備供給商們正在竭力適應通信網絡變化的速度。半導體技術也不得不適應數據和語音通信網絡新的經濟規律。

    事實上，大部分公共和專用通信網都面臨著從語音業務向更占優勢的數據業務（以太網和ip業務）的根本轉變。這個轉變正在給基于電路的SONET/SDH傳輸網絡不斷增加壓力。這些已經廣泛應用、經受了時間考驗的語音網絡要有效地支持非語音業務。這是一項不小的挑戰，因為SONET/SDH是被設計用來支持TDM業務，而不是較難猜測的數據業務的。目前的設備投資、軟件、知識和網絡治理經驗不僅要支持現有網絡運行，而且要提高網絡的運行效率。

    運營商和供給商面臨的挑戰

    對服務提供商和OEM設備供給商而言，以下因素給他們帶來了一些技術和業務上的挑戰：

    1、如何最大限度地利用已建造的基礎設施。運營商和設備制造商必須更有效地利用現有網絡獲取更多收入，而不是對網絡進行大幅升級和增加資本支出。

    2、如何使服務提供商通過新的、個性化的服務創造額外收入。隨著新接入技術的面世，以最小的花銷和對現有服務的最小改動和最少中斷將新接入技術與現有網絡基礎設施銜接變得非常重要。新的服務，如本地環路中的以太網和城域以太網，使服務提供商能提供更符合客戶的需求和價格承受能力的通信服務。

    3、需要改變關于創建、升級和維護服務的價格策略，以適應新的經濟現狀?？蛻粜枰`活性和可擴展性來保護他們在基礎設備上的投資，同時又能保證性能和服務水平滿足未來的需求。這意味著需要只對新服務才增加投資的技術，這樣才能提高投資回報。

    4、服務提供商所面臨的挑戰也給設備制造商最終是器件供給商帶來了挑戰。下一代設備要有更小的體積、能提供更高的信道密度，并且成本更低、功耗更小。為實現這一目標，OEM廠商要重新利用所有可能的知識產權、已驗證的源代碼和模塊、可擴展的硬件元件（如多信道、多速率成幀器和可插拔的光器件）進行硬件（板卡）和軟件的開發。只有這樣，才能削減開發、部署、運行成本和開發時間。

    現在SONET/SDH正朝支持10Gbit/s數據通信的方向轉變，這些挑戰就日益嚴重了。以太網在這里扮演了一個要害的角色，事實上它得到了所有企業的認可和支持。在如何傳送MAN中的以太網業務的爭論中，人們很快從SONET/SDH中找到答案。現在的問題是，在不進行大幅度升級的情況下，SONET/SDH如何既支持傳統網絡，又支持10Gbit/s，并且更優質、更廉價。為實現這個目的，基于SONET/SDH的數據業務，例如基于SONET/SDH的以太網(EoS)和基于SONET/SDH的G比特以太網(GEoS)，正成為要害的推動力量。

    成幀技術

    用于SONET/SDH網絡接口的要害器件之一是SONET/SDH成幀器。成幀技術是一種用來在一個比特流內分配或標記信道的技術，為電信提供選擇基本的時隙結構和治理方式、錯誤隔離和分段傳輸協議的手段。

    SONET/SDH成幀是通過生成一種底層結構來實現的。這種底層結構是用一個均勻間隔的標記器實現字節級同步，將比特流（始終處于傳輸狀態）分成獨立的有效載荷信道和系統開銷信道（可以不干擾有效載荷信道的傳送狀態信息）。SONET/SDH幀是基于以51.84Mbit/s速率傳輸的STS-1比特流構建的。

    新的成幀器芯片給SONET/SDH市場帶來了兩項前所未有的重要革新：支持虛擬級聯（VC），支持通用成幀處理（GFP）。這兩項功能與其他功能以及協同芯片的功能結合在一起，能夠使單個器件支持多速率、多協議和多信道的SONET/SDH解決方案。這也是服務提供商需要具備的要害能力，通過它可以為客戶提供更多的網絡選擇。

    級聯是一種將多路獨立信號捆綁在一起生成一個超高速率邏輯信道的方法，通過這種方法可以獲得比單路信號寬得多的帶寬。一種稱為相鄰級聯的技術已經很少使用，它要求所有的網絡節點都具備支持相鄰級聯的功能。但是SONET/SDH網絡中許多已建成的網絡單元（NE）不支持相鄰級聯，而升級或替代它們的花費相當昂貴。

    虛擬級聯為網元提供了在信道兩端收/發級聯組中任意個STS-1虛電路（或SONET/SDH中的VC-4）的能力。因此，使用VC只需對信道兩端升級，而不必升級所有的網元。虛擬級聯鏈路只和網絡源節點和宿節點相關（與中間的網元無關）。

    VC技術是使EoS在城域網中異軍突起的重要因素之一。由國際電信聯盟（ITU）提出的VC標準答應運營商在STS-1(51.84Mbit/s)或STS-3/VC-4(155Mbit/s)基礎上提供OC-48(SONET)或STM-16(SDH)管道。因此，設計者能夠將一定數目的STS-1或VC-4捆綁在一起來支持一個G比特以太網（GbE）數據流，同時提供不同的STS-1/VC-4組合來處理一個快速以太網數據流。所以，VC技術使服務提供商能在SONET上為與日俱增的數據業務提供多種容量合適的信道。

    例如，用舊的STS-48c(2.5Gbit/s)相鄰級聯信道時，傳送GEoS業務的帶寬利用率僅為42%。用舊的級聯方法，網絡提供商必須將OC-48鏈路的容量劃分到若干STS-1(51.84Mbit/s)，STS-3/STM-1(155Mbit/s)或STS-12/STM-4(622Mbit/s)單元中。然而，要混合并匹配不同的通信管道是不可能的，因為并不能保證網絡兩端的通信管道相同。

    新的方法用支持不同尺寸通信管道的VC技術解決了這個問題。通過使用VC技術，GEoS網絡提供商能使傳輸數據業務(SONET中由21個STS-1或SDH中由7個VC-4構成的GbE數據流)的信道利用率達到95%。剩余的STS-1/VC-4信道仍然可以用于語音業務。在一些多協議的應用中，VC能減少75%的容量浪費。

    另外，VC技術實現了一種新的服務品質，并使增加收入成為可能。假如虛擬級聯組需要一定級別的容量保證，那么使用VC技術就可以在虛擬級聯組中為每一個信號分配“保護帶寬”。這意味著一個服務提供商能夠為非凡應用預留帶寬，從而對這些服務收取更多的費用。

    通用成幀處理

    通用成幀處理（GFP）也是實現EoS的一種要害技術。ITU的G.7041中規定，GFP是協議不可知的幀的描述和包裝機制，用于傳輸任意數據包和分組報文（如以太網分組報文）。

    GFP是一種成幀處理過程，通過它將八位一組、可變長的載荷映射到SONET/SDH同步凈荷包中。GFP幀被映射為SONET/SDH幀,與ATM或點到點（PPP）的映射相似。GFP的價值在于為更高一層的協議（如以太網和PPP）提供了封裝。GFP具有兩個優點：幀映射和透明性。以GbE和IP為例，幀映射是首選方法。

    GFP能夠使多種協議靈活、有效地在SONET/SDH網絡上傳輸（圖1）。GFP的開銷極低，具有很高的幀描述質量。因此，GFP讓服務提供商很輕易地完成交換任務，避免使用開銷密集的基于標記的適配方案（例如SONET/SDH上的分組報文，用于WAN上的IP路由器互連）。這降低了器件的復雜性，減少了芯片數量，同時也降低了設備的尺寸和制造成本。

    圖1

    隨著SONET/SDH上的傳輸協議數目的增加，例如PPP和高級數據鏈路控制，服務提供商需要一種有效的方式，用簡單的硬件和軟件就可以支持多種協議。通過使用這樣一種方法，設備和網絡效率將被提高，最終成本將會降低。

    盡管GFP和VC技術是很好的標準選擇，但對制造商來說，用于SDH的鏈路容量調整機制（LCAS）和鏈路接入規程也是當前可選的補充方式。LCAS被視為VC的補充，它答應設計者實時調節VC組的容量。因此，運營商和設備供給商能調節在一個組中STS-1/VC-4的總量，從而適應終端用戶不斷改變的需要，并適應不斷變化的網絡情況。多數的數據服務并不總是需要全部帶寬。LCAS答應在網絡內動態調節STS-1/VC-4容器的數量。

    對服務提供商來說，采用LCAS的一大好處是，在提供傳送服務品質協議（SLA）保持收益的前提下能夠將網絡利用率提高2到4倍（圖2）。VC之上的VC不能提供這種重要的性能，因為改變大小后的通信管道兩端在交換時要求同步。盡管這種同步能夠在幾秒或幾分鐘內用軟件實現，然而在通過一個運營支撐系統域時，服務提供商仍面臨另一項挑戰，那就是實現實時同步非常困難，因為現今的軟件系統無法支持這種無縫切換。

    圖2

    從另一方面，LCAS的不標準結構也給每個試圖決定如何和何時提供內建支持的OEM廠商增加了設計的復雜性和風險性。不過最終，支持LCAS的硅成幀器還是提供了一種低成本、低風險的解決方案。

    硅技術的新進展

    半導體技術的進步讓芯片設計者在降低成本、增加功能的同時也能提供更高的處理性能。例如，下一代SONET/SDH成幀器IC就支持GFP、VC和LCAS，同時也包含了很多有價值的業務治理功能。這些新IC的擴展功能和模塊化正改變著OEM廠商在設計上受到的束縛，也給服務提供商帶來更高的靈活性。

    現有的其他SONET/SDH成幀器IC正試圖解決GEoS中多協議、多速率的問題(圖3)。這些器件將對GbE的支持功能與分插復用器、VC和其他功能集成到一個模塊上，進一步縮短了OEM產品上市的時間，同時降低了系統的成本、功率和尺寸。

    圖3

    傳統以太網是一種在可用帶寬上傳送數據業務的簡單、便宜的解決方案。但是，它只針對點到點或格形拓撲時進行了優化，而沒有針對SONET/SDH網絡的環形拓撲優化。這樣，以太網不能利用環形拓撲結構固有的保護機制。但是，通過利用VC可以映射和不映射任意STS-1/VC-4信號組的方法，新的GEoS解決方案能在現有SONET/SDH環中傳送GbE幀。一路數據流在發送時分割到一組STS-1/VC-4載波上，接收時進行重新排列和組合，通過這種方法，這些器件獲得了更高容量有效負荷的能力。這種能力使得廠商提供的網元能更快更輕易地連接和利用SONET/SDH網絡，降低了整個系統的功耗以及EoS和SONET/SDH分組業務的成本。

    在未來的一段時間內，SONET/SDH基礎設施將保持在光網絡中的統治地位。假如SONET/SDH在支持新業務方面越來越高效、靈活，它的使用壽命將會延長。為滿足SONET/SDH市場需求的OEM廠商希望器件供給商能提供以下產品：

    符合SONET/SDH嚴格的定時和抖動要求的半導體產品。與傳統的數據通信業務相比，在高速同步網中定時是非常要害的。設計、制作和校驗功能性單元（如嵌入成幀器IC中的STS-1/VC-4處理器）需要硅電路設計和SONET/SDH實施方面的經驗。

    高性能IC。為保持競爭能力，OEM需要使用具有最新功能和性能的硅技術。IC供給商必須走在硅芯片設計和制造技術的最前端，同時也要符合通信標準和市場需求。硅技術的發展使IC工程師能在芯片上集成更多功能，并減少成本和功耗。要確定芯片需要具備哪些特性和功能，就要深刻理解市場需求和客戶的。

    作者：ChrisHamilton,NathanielGrier