（精選）鏈路容量調(diào)整機(jī)制(LCAS)Word版

1、LCAS鏈路容量調(diào)整機(jī)制目錄：LCAS鏈路容量調(diào)整機(jī)制11.前言12.控制包33.控制包的幀結(jié)構(gòu)（for PDH at N × 2048 kbit/s）54.LCAS 協(xié)議綜述64.1.發(fā)送端狀態(tài)轉(zhuǎn)移84.2.接收端狀態(tài)轉(zhuǎn)移105.增加成員126.臨時減少成員137.刪除成員148.LCAS 與 non- LCAS 連接151. 前言隨著寬帶接入技術(shù)的普及，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在通信網(wǎng)絡(luò)中所占的比重越來越大。現(xiàn)在SDH網(wǎng)絡(luò)仍然是傳輸網(wǎng)的主要組成部分。用SDH網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)會產(chǎn)生兩個問題，一個問題是用帶寬為155Mbps，622Mbps，2.5Gbps，10Gbps的SDH技術(shù)來傳送帶寬為10M

2、bps，100Mbps，1000Mbps的突發(fā)性的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，勢必造成帶寬的浪費(fèi)；另一個問題是要傳送帶寬可隨時變化的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，速率固定的SDH網(wǎng)絡(luò)顯得不夠靈活。如今，VC（Virtual Concatenation）虛級聯(lián)技術(shù)和LCAS（Link Capacity Adjustment Schemes）鏈路容量調(diào)整機(jī)制這兩個技術(shù)的出現(xiàn)解決了這些問題。VC虛級聯(lián)技術(shù)主要是為了解決SDH帶寬和以太網(wǎng)帶寬不匹配的問題。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(lián)組形成邏輯鏈路。這樣SDH的帶寬就可以為N×2M或者N&

3、#215;155M。當(dāng)以VC12為單位組成VCG時一般稱為低階虛級聯(lián)，每個VC12叫做一個成員（member）。同樣，以VC4為成員的虛級聯(lián)叫做高階虛級聯(lián)。為了標(biāo)識同一個虛級聯(lián)組中的不同的成員，VC虛級聯(lián)技術(shù)在SDH幀的通道開銷中定義了復(fù)幀指示器（MFI）和序列指示器（SQ）。有了這些標(biāo)識，虛級聯(lián)組中的各個成員就可以通過不同的路徑到達(dá)接收端。接收端通過這兩個指示器可以將經(jīng)過不同路徑，有著不同時延的成員正確地組合在一起。VC虛級聯(lián)提供了一種方法來根據(jù)業(yè)務(wù)的需要創(chuàng)建合適大小的管道。但是這個管道一旦建立也不能隨意改變大小。LCAS技術(shù)作為VC虛級聯(lián)技術(shù)的一個擴(kuò)展主要就是解決在不中斷業(yè)務(wù)的前提下靈活改

4、變帶寬的問題，這種改變可能是人為網(wǎng)管干預(yù)，也可能是故障造成。在故障造成的情況下，當(dāng)故障恢復(fù)時，LCAS還能自動恢復(fù)帶寬。也就是說LCAS技術(shù)可以使得VC虛級聯(lián)建立的管道變得有"彈性"，真正實(shí)現(xiàn)帶寬的按需分配（Bandwidth On Demand）。LCAS操作是單向的，為了雙向增加或減少VCG的數(shù)目，在相反方向上必須進(jìn)行同樣的操作，兩個方向的操作是相互獨(dú)立的，上行下行邏輯鏈路帶寬不一定相同。LCAS 不能自動發(fā)起業(yè)務(wù)容量請求，通路容量的發(fā)起、增加或減少、建立或刪除都由網(wǎng)管系統(tǒng)負(fù)責(zé)。同樣VC（Virtual Concatenation）虛級聯(lián)技術(shù)和LCAS（Link Cap

5、acity Adjustment Schemes）鏈路容量調(diào)整機(jī)制這兩個技術(shù)也能應(yīng)用到PDH等其它網(wǎng)絡(luò)中。圖1. VCAT發(fā)送字節(jié)間插示意圖圖2. VCAT 接收字節(jié)重組示意圖2. 控制包LCAS是通過控制包來實(shí)現(xiàn)發(fā)送端與接收端的容量變化的同步，每個控制包描述了在下一控制包內(nèi)的鏈路狀態(tài)。變化信息事先發(fā)出，以保證接收機(jī)盡快可以倒換到新的配置狀態(tài)。控制包包括從源到宿和從宿到源兩個方向用于特定功能的信息。包含信息如圖3所示。前向信息：l 復(fù)幀指示MFI；l 序號指示SQ；l 控制區(qū)域CTRL；l 組識別碼GID。反向信息：l 成員狀態(tài)MST；l 重排序確認(rèn)RS-Ack。雙向信息：l CRC校驗；l

6、未采用字節(jié)，設(shè)置為0。圖3. 控制幀的信息分配下面逐一介紹控制信息域內(nèi)的信息內(nèi)容：復(fù)幀指示MFI：在源端，所有VCG的成員都是相同的。復(fù)幀指示器也可以看成是一個幀計數(shù)器，某一幀的MFI值總是上一幀的值加1。復(fù)幀指示器標(biāo)識幀序列的先后順序，實(shí)際上也就是標(biāo)識了時間的先后順序。因此，接受端可以通過復(fù)幀指示器之間值的差別可以判斷從不同路徑傳來的幀之間時延差的大小。接受端計算出時延之后就可以將有著不同時延的幀同步。序號指示SQ：一個虛級聯(lián)組就是若干個成員組成的一個整體，每個VCG成員分配了一個唯一的序號，從0開始。SQ是用來指示成員(Member)在虛級聯(lián)組(VCG)中的位置，顯然，VCG成員的SQ的最

7、大值加1就是VCG包含的成員數(shù)?？刂茀^(qū)域CTRL：控制字段主要有兩個作用，一是可以表示當(dāng)前成員的狀態(tài)，比如最后一個成員的控制字段為EOS，空閑的成員控制字段為IDLE。另外控制字段還通過ADD和DNU表明當(dāng)前成員需要加入或者移出VCG。在VCG的發(fā)起端開始發(fā)起連接時，所有的成員的CTRL=IDLE。所有命令的列表詳見表1。表1 CTRL控制字段取值命令注釋0000FIXED使用固定帶寬（即不支持LCAS）0001ADD將當(dāng)前成員增加到虛級聯(lián)組(VCG)0010NORM正常的傳送狀態(tài) 0011EOS該組序列中的最后一個成員0101IDLE當(dāng)前成員空閑或者將要被移出該組 1111DNU不使用組識別

8、碼GID：GID是一個偽隨機(jī)數(shù)，作為VCG的識別碼。同一個組中的所有成員，都擁有相同的GID，這樣可以標(biāo)識來自同一個虛級聯(lián)組（VCG）的成員。GID采用偽隨機(jī)序列為215-1。 GID不適用于發(fā)送IDLE控制字的成員。CRC校驗：CRC用于對整個控制包進(jìn)行校驗。在接收到每個控制包后，都要進(jìn)行CRC 校驗，如果校驗失敗，內(nèi)容將會被丟棄，如果控制組通過了CRC校驗，則這些控制內(nèi)容被采用。成員狀態(tài)MST：從宿端到源端有關(guān)同一VCG成員的狀態(tài)信息。它有兩個狀態(tài)：正?；蚴В挥幸粋€比特，0 代表正常，1 表示失效。對每個成員，收端使用從源端收到的成員序號（SQ）作為狀態(tài)響應(yīng)的對象，這樣，源端收到成員狀

9、態(tài)信息后，就能將狀態(tài)與成員序號一一對應(yīng)。為了方便接收端判定VCG 中成員號碼，最高可用成員采用控制字中EOS 值，其他成員都為正常NORM 或不可用DNU。對于非LCAS模式，成員序號為固定值。連接開始時，VCG宿端報告MST=FAIL，其他未采用MST也設(shè)置為FAIL 。重排序確認(rèn)RS-Ack：在宿端檢測到成員序號的任何變化，將通過切換RS-Ack比特從1到0或從0到1的跳轉(zhuǎn)，報告給VCG的源端。只有檢測到所有VCG成員狀態(tài)，并且成員序號有變化，才能進(jìn)行RS-Ack切換；源端發(fā)起成員序號（SQ）變更后，收到RS-Ack切換信息或者RS-Ack倒計時結(jié)束，表示源端發(fā)起的成員序號變化已被接受，接

10、收的MST信息對應(yīng)的是新的成員序號，并且可以發(fā)起新的成員序號變更了。MST與RS-Ack在VCG所有成員的控制字里都是相同的。（穩(wěn)定時）3. 控制包的幀結(jié)構(gòu)（for PDH at N × 2048 kbit/s）PDH的16個基本幀構(gòu)成的復(fù)幀結(jié)構(gòu)中，第一幀的第一個時隙用于傳送虛級聯(lián)信息和LCAS控制包，如圖4所示。這個控制字節(jié)使N個2048Kbit/s信道形聲一個虛擬連接，控制字節(jié)的具體定義如圖5所示。一個完整的控制包由16個控制字節(jié)組成，也就是說，每16個PDH復(fù)幀才能提取一個完整的控制包。PDH的虛擬連接捆綁起來的信道數(shù)（N）最大值為16，而每個控制包中只能顯示8個成員的狀態(tài)（M

11、ST），因此規(guī)定兩個控制包的MST域一起傳遞完整的16個成員狀態(tài)，如圖6所示。圖4. 虛級聯(lián)信息和LCAS控制包位置圖5. 虛擬連接控制包格式圖6. 虛擬連接成員MST bit位置圖4. LCAS 協(xié)議綜述LCAS操作是單向的，此容量調(diào)整機(jī)制要求在網(wǎng)管系統(tǒng)的控制下，無損地增加和減少帶寬。另外，此機(jī)制能自動停止失效成員數(shù)據(jù)傳送，恢復(fù)時重新正常使用。因傳輸失效而臨時減少成員時并不是無損的，恢復(fù)時卻是無損的。發(fā)端發(fā)送MFI，SQ，CTRL，GID等控制信號，收端返回成員狀態(tài)MST和重排序確認(rèn)信號RS_ACK。源端VCG模塊將收到的成員狀態(tài)分發(fā)給各個成員，收端VCG模塊從成員中提取一路有效狀態(tài)指示返回

12、遠(yuǎn)端，如果收不到有效的成員狀態(tài)，將保持前次接收到的有效狀態(tài)。在成員添加、刪除和正常狀態(tài)，成員均需要監(jiān)視MST的變化，并根據(jù)MST的變化調(diào)整成員狀態(tài)。下圖為源到宿單方向協(xié)議工作示意圖。圖7. LCAS協(xié)議分割各路成員狀態(tài)MST是按照SQ排序按照固定格式返回源端的。在添加和刪除成員時，成員序號因重新排序會發(fā)生變化。由于發(fā)送到接收的傳輸延遲，源端無法確定返回的MST是按照排序之前還是之后的SQ排列，因此需要倒計時機(jī)制和RS_ACK。源端SQ變化后，VCG模塊同時啟動倒計時機(jī)制，此時MST接收被屏蔽。收端成員檢測到SQ變化后，通知VCG模塊，VCG返回RS_ACK翻轉(zhuǎn)，同時將MST按照排序后的SQ排列

13、。源端只有在收到重排序確認(rèn)信號RS-ACK翻轉(zhuǎn)或RS-ACK倒計時結(jié)束時，接收到的成員狀態(tài)與成員序號的一一對應(yīng)關(guān)系才重新建立，MST 屏蔽取消。源端成員通過Srsq通知VCG模塊成員SQ變化，VCG模塊得知任一成員SQ變化后，啟動倒計時。宿端成員也通過Srsq通知VCG模塊成員接收SQ變化，VCG模塊得知任一成員接收SQ變化后，翻轉(zhuǎn)RS_ACK。Crsq由被刪除成員（SQ = i）發(fā)送給下一級成員（SQ = i+1），此成員收到Crsq信號后執(zhí)行SQ-1操作，并把Crsq傳遞給他的下一級成員（SQ = i+2），通過這種方法執(zhí)行成員刪除后的SQ 重排序操作。Cx包括Cnrm和Ceos。由于只有

14、一個成員能發(fā)送EOS，Cnrm用于某成員控制字變?yōu)镋OS后阻止其他成員發(fā)送EOS的信號，同樣Ceos為某成員不再發(fā)送EOS后讓其他成員接棒的信號。Cnrm和Ceos總是從成員（SQ = i+1）發(fā)出，送給下一級成員（SQ = i）。重排序和成員互動如下圖所示。圖8. LCAS協(xié)議的事件流4.1. 發(fā)送端狀態(tài)轉(zhuǎn)移發(fā)送端的狀態(tài)共有5個狀態(tài)，分別是：l IDLE：此成員沒有加入任何VCG；l NORM：此成員加入了某個VCG，并且信道暢通；l DNU：此成員加入了某個VCG，但信道有故障；l ADD：此成員正加入某個VCG；l REMOVE：此成員正從某個VCG中刪除。圖9. 發(fā)送端成員狀態(tài)機(jī)狀態(tài)啟

15、動后，發(fā)送的控制包中CTRL=IDLE，此時處于IDLE狀態(tài)。收到網(wǎng)管的加入某VCG的命令后，設(shè)置此成員的SQ為現(xiàn)VCG成員最高SQ+1，發(fā)送CTRL=ADD控制包，進(jìn)入ADD狀態(tài)。在收到返回成員狀態(tài)MST=OK前，若網(wǎng)管取消此ADD命令，則重新發(fā)送CTRL=IDLE，返回IDLE狀態(tài)，否則，收到MST=OK后，設(shè)置好SQ，發(fā)送控制包CTRL=EOS（如果同時增加多個成員且同時收到多個成員返回狀態(tài)MST=OK，則只有SQ最大者CTRL=EOS，其它成員CTRL=NORM），同時讓VCG前最高序號成員由CTRL=EOS變?yōu)镃TRL=NORM，下一控制包開始發(fā)送數(shù)據(jù)載荷。收到重排序確認(rèn)RS_ACK

16、后，進(jìn)入NORM狀態(tài)。如果由于某些原因，增加成員時，發(fā)送CTRL=ADD后沒有收到MST=OK的響應(yīng)，正常情況下等待2秒后報告網(wǎng)管軟件添加成員失敗，若覺得太長也可以只等待1秒或更少時間，但應(yīng)大于理論上到達(dá)時間的2-3倍。進(jìn)入NORM狀態(tài)后，因為網(wǎng)管軟件不關(guān)心VCG成員的SQ號，所以SQ重新排序功能可根據(jù)實(shí)際需要，但收端應(yīng)支持重排序功能。若收到網(wǎng)管的REMOVE命令，若此成員是最高SQ成員，發(fā)信號讓次高SQ從CTRL= NORM變?yōu)镃TRL=EOS，其它成員SQ需重新排序。發(fā)送控制包CTRL=IDLE，下一控制包開始停止發(fā)送數(shù)據(jù)載荷，同時開始RS_ACK倒計時，進(jìn)入MEMOVE狀態(tài)。收到RS_A

17、CK反轉(zhuǎn)或者倒計時結(jié)束，進(jìn)入IDLE狀態(tài)。等待RS_ACK反轉(zhuǎn)時，其它命令暫緩處理。若收到返回狀態(tài)MST=FAIL，若此成員是最高SQ成員，發(fā)信號讓次高SQ從CTRL= NORM變?yōu)镃TRL=EOS，發(fā)送控制包CTRL=DNU，下一控制包開始停止發(fā)送載荷，進(jìn)入DNU狀態(tài)。在DNU狀態(tài)時，若收到網(wǎng)管的REMOVE命令，操作與NORM狀態(tài)時一樣。當(dāng)收到返回成員狀態(tài)MST=OK后，若成員SQ大于現(xiàn)發(fā)送EOS成員的SQ，發(fā)信號使原最高SQ成員從CTRL= EOS變?yōu)镃TRL=NORM，發(fā)送控制包CTRL=EOS，否則發(fā)送CTRL=NORM，下一控制包開始發(fā)送數(shù)據(jù)載荷，回到NORM狀態(tài)。4.2. 接收端

18、狀態(tài)轉(zhuǎn)移接受端有三個狀態(tài)，分別是：l IDLE：此成員沒有加入任何VCG；l OK：此信道是某VCG成員且收到的信號正常（若CTRL=NORM/EOS，提取負(fù)載并重組數(shù)據(jù)，CTRL=DNU則不提取負(fù)載）；或者此信道正加入某VCG；l FAIL：此信道是VCG成員但收到的信號存在故障（不管CTRL=NORM/EOS/DNU，均不提取負(fù)載數(shù)據(jù)）；或者此信道正從VCG中刪除。解釋幾個名詞先。TSD：信道信號劣化，TSD 誤碼率指標(biāo)range from 1E-5 to 1E-12 (BER)；TSF：信道信號故障，TSF thresholds at typically 1E-3 to 1E-4（BER

19、）；MSU_L：member signal unavailable，MSU_L=TSF+LOF+MND(member not deskewable差分延時超標(biāo))，它是LCAS能否工作的判斷標(biāo)準(zhǔn)。簡單的說，當(dāng)MSU_L active，說明信道故障，收端狀態(tài)經(jīng)延遲進(jìn)入FAIL狀態(tài)；當(dāng)MSU_L negative，信道可以傳送信號，收端經(jīng)延遲進(jìn)入OK狀態(tài)。TSD則是收端返回MST狀態(tài)的判斷依據(jù)，TSD on 時返回MST=FAIL，TSD off 時返回MST=OK，當(dāng)然轉(zhuǎn)換也有延遲。圖10. 接收端成員狀態(tài)機(jī)收端啟動后，發(fā)送成員狀態(tài)MST=FAIL，不讀取負(fù)載信息，進(jìn)入IDLE狀態(tài)。收到CTRL=

20、ADD信息后，進(jìn)入FAIL狀態(tài) 。此時檢查MSU_L和SQ序號，若MSU_L negative 且序號正確，檢查TSD off 則發(fā)送MST=OK并進(jìn)入OK狀態(tài)，若TSD on 則發(fā)送MST=FAIL也進(jìn)入OK狀態(tài)；若檢查MSU_L active 或者SQ序號錯誤，發(fā)送MST=FAIL，仍在FAIL狀態(tài)。收端進(jìn)入OK狀態(tài)后，根據(jù)收到控制包中CTRL不同采取不同的措施。當(dāng)CTRL=NORM/EOS，提取數(shù)據(jù)，若CTRL上一狀態(tài)是ADD，還要反轉(zhuǎn)RS_ACK。當(dāng)CTRL=DNU時，忽略數(shù)據(jù)。當(dāng)CTRL =IDLE/FIXED時，返回MST=FAIL，反轉(zhuǎn)RS_ACK，并停止提取數(shù)據(jù)，同時進(jìn)入FAI

21、L狀態(tài)。當(dāng)收到網(wǎng)管REMOVE命令后，返回MST=FAIL，停止提取數(shù)據(jù)，進(jìn)入IDLE狀態(tài)。當(dāng)檢測到TSD 從 on 變?yōu)?off 后，經(jīng)過 Wait to restore ，或者檢測到 TSD off -> on 或者 MSU_L active ，經(jīng)過 Hold off ，均要進(jìn)入 MSU_L 和 TSD 比較，以決定返回MST 狀態(tài)。當(dāng)MSU_L negative ，返回MST =FAIL，接收數(shù)據(jù)，并進(jìn)入FAIL狀態(tài)；當(dāng)MSU_L active ，則比較 TSD ，當(dāng)TSD on ，返回MST=FAIL，仍在OK 狀態(tài)；當(dāng) TSD off 時，返回MST=OK 。在FAIL 狀態(tài)，

22、仍然是判斷 MSU_L，當(dāng)MSU_L 變?yōu)?negative ，SQ 正確且CTRL =NORM /EOS /DNU，經(jīng)過 Wait to restore ，繼續(xù)比較 MSU_L 和 TSD ，當(dāng)MSU_L negative ，返回MST =FAIL，仍留在FAIL狀態(tài)；當(dāng)MSU_L active ，則比較 TSD 。當(dāng) TSD off 時，返回MST=OK ，進(jìn)入OK 狀態(tài) ；當(dāng)TSD on ，返回MST=FAIL，也進(jìn)入OK 狀態(tài)。 Wait to restore 和 Hold off 是為了狀態(tài)的穩(wěn)定并防止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)移太過頻繁，而在狀態(tài)越過臨界點(diǎn)時設(shè)置的時間延遲機(jī)制，相當(dāng)于后向保護(hù)機(jī)制。5.

23、 增加成員當(dāng)增加一個成員時，應(yīng)該給該成員指定一個比當(dāng)前虛級聯(lián)組所有成員都高的序號，該增加成員一直發(fā)送CTRL ADD 信息，直到收到返回信息MST= OK 為止。收到MST=OK后，新增成員CTRL 域中的ADD變?yōu)?EOS，原CTRL 中EOS 變?yōu)镹ORM 模式。當(dāng)增加多個成員時，第一個返回MST =OK 的成員被分配VCG內(nèi)最高序號（SQ），源端同時收到多個成員MST=OK 信息，則指定比當(dāng)前虛級聯(lián)組所有成員都高的幾個序號，這幾個新增成員序號的內(nèi)部分配是任意的，其中 1 個被分配為最高值，CTRL 區(qū)域設(shè)置為EOS 。新成員包含NORM/EOS 控制信息的下一幀開始發(fā)送數(shù)據(jù)。圖5 展示了

24、同時增加兩個新成員的操作時序。現(xiàn)有VCG 成員最高序號是 n-1，新增兩個成員序號設(shè)為 n 和 n+1，CTRL = ADD，n+1 成員先返回 MST=OK 。這是唯一的返回成員狀態(tài)OK 的成員，發(fā)端指定其SQ值為 n ,CTRL 由 ADD 變?yōu)?EOS,同時成員 n-1 的 CTRL 由 EOS 變?yōu)?NORM 狀態(tài)。而另一個新增成員的 SQ 值變?yōu)?n+1，CTRL 仍然為 ADD。收端接收到成員增加信息后，反轉(zhuǎn) RS-ACK。發(fā)端收到 RS-ACK 反轉(zhuǎn)信息后，確認(rèn)收端接受了成員增加后，可以進(jìn)行新的成員增加操作了。發(fā)端收到另一個新增成員的返回狀態(tài) MST=OK 后，把它的 SQ 指定

25、為 n+1, CTRL 由ADD 變?yōu)?EOS,其一個成員 n 的 CTRL 由EOS 變?yōu)?NORM 狀態(tài)。收到第二次RS-ACK 反轉(zhuǎn)信息后，完成增加兩個新成員的操作。圖11. 增加成員操作時序6. 臨時減少成員當(dāng)在收端檢測到 VCG 中 CTRL= NORM 或EOS 的一個成員失效（例如aTSF, aTSD, dLOM ）時，宿端通過后向傳輸?shù)腗ST 信息置失效成員為“FAIL”，源端將把相應(yīng)控制CTRL域從“NORM”正常狀態(tài)改變?yōu)椤癉NU”不可用狀態(tài)，或者從“EOS”狀態(tài)改變?yōu)椤癉NU”狀態(tài)，且前一個成員的 CTRL 由NORM 變?yōu)?EOS。當(dāng)收端檢測到導(dǎo)致臨時刪除的失效成員恢復(fù)正常后，后向傳輸?shù)腗ST 信息置為“OK”，源端將把相應(yīng)控制域（CTRL） 從不可用狀態(tài)（DNU）改變?yōu)檎顟B(tài)（NORM），或者從 DNU 狀態(tài)改變?yōu)?EOS 狀態(tài)，且 CTRL = EOS 的成員控制狀態(tài)變?yōu)镃TRL = NORM?；謴?fù)成員包含NORM/EOS 控制信息的下一幀開始重新發(fā)送數(shù)據(jù)。臨時刪除成員的最后一步是去除該成員承載的負(fù)荷，該成員第一個包含DNU 控制信息的下一幀開始停止發(fā)送數(shù)據(jù)，以后的容器幀在負(fù)荷區(qū)域全部為 0。一旦檢測到失效,該