多路E1傳輸以太網(wǎng)的應(yīng)用及實現(xiàn)

    近年來國內(nèi)各電信運(yùn)營商為適應(yīng)用戶和開展各種業(yè)務(wù)對帶寬的需求在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上進(jìn)行了很大的投入,電信運(yùn)營商的骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)因采用DWDM技術(shù)而大大提高了傳輸速率.傳輸網(wǎng)絡(luò)中無論是SDH、PDH還是衛(wèi)星微波大都提供了符合ITU-T G.703建議的E1接口,特別是現(xiàn)在DH、SDH已建到路邊、樓邊,機(jī)房、機(jī)站,用戶附近擁有大量閑置的E1資源,這為運(yùn)營商提供新業(yè)務(wù)提供了豐富帶寬資源. 

   從網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢來看,用戶對網(wǎng)絡(luò)互連的需求的增長將大于對傳統(tǒng)電信業(yè)務(wù)需求的增長,同時運(yùn)營商自身設(shè)備的網(wǎng)管系統(tǒng)將逐漸全部轉(zhuǎn)為基于TCP/IP來實現(xiàn).以太網(wǎng)已是目前應(yīng)用最為廣泛的局域網(wǎng)傳輸方式,通過雙絞線和傳輸設(shè)備實現(xiàn)10M/100M甚至更高速率的網(wǎng)絡(luò)傳輸,應(yīng)用非常廣泛,技術(shù)也相當(dāng)成熟.以太網(wǎng)以其成本底、網(wǎng)管簡單、易于升級而作為實現(xiàn)IP數(shù)據(jù)傳輸和接入的首選方案得到普遍認(rèn)可.這一點也被廣大運(yùn)營商認(rèn)可,網(wǎng)通的代言人田溯寧曾經(jīng)明確表示:在中國,以太網(wǎng)才是寬帶接入的出路所在.中國電信在大力推廣ADSL接入的同時也意識到以太網(wǎng)接入的重要性,積極推進(jìn)以太網(wǎng)的接入技術(shù).并通過多種方式來實現(xiàn),且各有特點但都同時帶來了它們不可避免一些不足:ATM通過LANE(局域網(wǎng)仿真)來提供以太網(wǎng)接口,此方案支持多種業(yè)務(wù)并且保證了QoS,但網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)復(fù)雜,傳輸效率低,開銷損失大(可達(dá)25%以上).SDH通過POS(Packet OverSDH)或EOS(Ethernet Over SDH)來提供以太網(wǎng)接口,在一定程度上彌補(bǔ)了上述方案的不足,特別實在建造新網(wǎng)時由于其省掉了中間較復(fù)雜的ATM層而現(xiàn)得簡潔.然而對已經(jīng)建好的網(wǎng)絡(luò)要提供以太網(wǎng)業(yè)務(wù)接入,這些技術(shù)就顯得復(fù)雜和成本太高,同時也增加了網(wǎng)管的復(fù)雜程度.以太網(wǎng)光纖收發(fā)器可以通過新建的光纖來直接接入以太網(wǎng),然而帶來光纖浪費(fèi)和傳輸距離受限.因此如何利用現(xiàn)有豐富的E1資源來傳以太網(wǎng)是實現(xiàn)以太網(wǎng)接入的一種簡明、低成本的方案.

    現(xiàn)成的傳輸技術(shù)其實也有相關(guān)的實現(xiàn)方法:傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)通過協(xié)議轉(zhuǎn)換器(E1到V.35)和路由器到E1接口來間接實現(xiàn)用E1來傳輸IP(如圖1),這樣增加了網(wǎng)絡(luò)路由的跳數(shù)(HOP),每臺路由器還需一個合法的IP地址,讓網(wǎng)絡(luò)變得非常復(fù)雜,大大增加運(yùn)營商投資,降低了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)度.因此有必要在數(shù)據(jù)鏈路層直接完成以太網(wǎng)到E1的轉(zhuǎn)換,以此來充分利用現(xiàn)有的E1資源、實現(xiàn)組網(wǎng)簡單、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)維護(hù)方便及建設(shè)費(fèi)用低等優(yōu)點.因此我們所需的只是一個以太網(wǎng)到E1的 接口轉(zhuǎn)換器,E1通過PDH或SDH傳輸平臺可以很容易地跨越地區(qū),兼容不同技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn),實現(xiàn)LAN和WAN之間的互聯(lián)或幾個LAN之間的遠(yuǎn)距離互聯(lián),如此就可取代部分VPN路由器和邊緣路由器,減少網(wǎng)絡(luò)的路由跳數(shù)(HOP),極大減少網(wǎng)絡(luò)時延,讓相距很遠(yuǎn)的幾個LAN連成同一個LAN,用戶可通過網(wǎng)上鄰居來訪問遠(yuǎn)端用戶,相當(dāng)簡單方便(如圖2).

    以太網(wǎng)技術(shù)是基于IEEE802.3,核心是CSMA/CD；E1基于ITU-T G.703等建議,傳輸過程中需建立虛電路(VC).為保證這兩種不同的通信技術(shù)的速率及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)匹配和傳輸?shù)耐该餍?一般以太網(wǎng)到E1轉(zhuǎn)換技術(shù)都采取了兩級緩存的結(jié)構(gòu).第一級緩存由片內(nèi)的雙口RAM構(gòu)成,主要用于速率的匹配,包括以太網(wǎng)MII接收FIFO、MII發(fā)送FIFO、E1接收FIFO、E1發(fā)送FIFO；第二級緩存由片外的SRAM構(gòu)成,主要用于E1和MAC幀的形成,包括發(fā)送隊列和接收隊列.

    以太網(wǎng)轉(zhuǎn)E1技術(shù)的主要難點集中在MII接口、E1接口和緩存間的數(shù)據(jù)交換上.由于以太網(wǎng)MII接口的時鐘為2.5MHz,而E1的工作時鐘為2.048MHz,各個模塊間的數(shù)據(jù)交換為一異步過程,為保證數(shù)據(jù)交換的準(zhǔn)確性,需使用握手機(jī)制來實現(xiàn)模塊間的同步和避免對緩存訪問的沖突.在解決了如何利用單路E1經(jīng)濟(jì)方便的實現(xiàn)以太網(wǎng)傳輸?shù)膯栴}后,另一個問題卻接踵而來:帶寬與新型業(yè)務(wù)的出現(xiàn)總是具有良性互動增長的特性,因此,在對以太網(wǎng)的傳輸和接入的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也必須兼顧現(xiàn)有的帶寬處理能力與未來的擴(kuò)充能力,才能在不斷成長的需求中體現(xiàn)業(yè)務(wù)平滑升級與設(shè)備投資保障的好處.單E1接入以太網(wǎng)這樣的方式不能滿足上述需求,所以我們有必要讓用戶根據(jù)需要來靈活、方便的配置E1的數(shù)量來傳輸以太網(wǎng),這樣既能滿足不同用戶對帶寬的不同需求,又能滿足以后網(wǎng)絡(luò)升級的需要,而且由于是基于E1的顆粒度使帶寬的利用率較高,且網(wǎng)管簡單.因此用能靈活配置E1數(shù)目的協(xié)議轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)以太網(wǎng)的傳輸不管在今天單E1還是明天要帶寬升級到多E1都是必要和合理的. 

    在實現(xiàn)用多路E1傳輸以太網(wǎng)業(yè)務(wù),并且在實際的工程安裝、調(diào)試與維護(hù)中要更簡便,這就要

    求協(xié)議轉(zhuǎn)換器具有將以太網(wǎng)的MAC幀數(shù)據(jù)在任意配置的多個E1電路上拆分和組裝的能力.然而當(dāng)前分布在網(wǎng)絡(luò)中的E1是相當(dāng)復(fù)雜的:不同路徑、不同媒質(zhì)、不同運(yùn)營商的E1之間勢必存在著時延差,因此要求協(xié)議轉(zhuǎn)換器還必須解決當(dāng)不同的E1間存在時延差時要能夠正確的重組MAC幀,以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?