數字封裝

數據封裝（Data Encapsulation），籠統地講，就是把業務數據映射到某個封裝協定的淨荷中，然後填充對應協定的包頭，形成封裝協定的數據包，並完成速率適配。

解封裝，就是封裝的逆過程，拆解協定包，處理包頭中的信息，取出淨荷中的業務信息

數據封裝和解封裝是一對逆過程。

基本介紹

• 中文名：數字封裝
• 外文名：DigitalWrapper
• 基礎：光網路管理技術
• 優勢：與現有的許多網路通信協定相兼容

數字封裝技術的優勢

目前，DWDM（密集波分復用）技術已經得到了廣泛的套用，網路運營商們迫切需要一種業界能普遍接受的、有關光傳送網（OTN）管理的標準出現，以便能夠用高效率、低成本的方式來管理不斷更新換代的光網路，數字封裝（DigitalWrapper）技術就在這種背景下出現了。

數字封裝技術是一個基於標準的光網路管理技術，能夠通過單波長粒度智慧型化地監控和管理光傳送網中的多個波長。這種先進技術能夠封裝原始信號，而不改變客戶層信號的比特率、幀格式和定時方式，因此它支持任何客戶層協定在光網路中的傳輸。

基於DWDM技術的光傳送網（OTN）在今天已得到了廣泛的採用，它包含許多光域的網元，如光轉發器（transponder）、光分插復用器、內嵌式摻鉺放大器（in-lineEDFA）、光復用/解復用器、光譜分析儀和光交換機等。這些新技術的引入，實際上在光網路中形成了新的子層。而能夠在這些子層中進行監控（如故障隔離等），就成了網路運營的必然要求。

雖然SONET/SDH在基於TDM的業務中可以發揮相當大的優勢，在城域網中起到重要作用，但是由於SONET/SDH存在諸多局限性，而數據業務量持續增長，又使得SONET/SDH很難滿足當前的城域光傳送網的要求。

新興的數字封裝技術具備以下優點：

1．能夠提供可靠的、電信級的功能來支持光域管理和智慧型控制。利用數字封裝技術，通過在光信道中安排一個“數字包封”，每一個波長或光信道，都能被監控和管理，在傳送到光網路之前，一個數字系統開銷頻寬部分被加到客戶層信號上。通過這種辦法，客戶層信號和光傳送網路本身的管理和控制信息，能夠一同在網路中傳送。

2．具備保護功能的高級光傳送系統，通過智慧型化地保護光層的大容量業務，能夠提高運營效率。該特點是通過綜合各種網路中獨立存在的其它協定（如SONET/SDH、ATM、傳輸控制協定）的保護功能，達到簡化電信級網路的目的。數字封裝的光信道系統開銷（OCh-OH）能提供光保護信令和管理功能。此外，那些本身不受保護的協定，現在也能夠在光域上受到保護。

3．與現有的許多網路通信協定相兼容。由於數字封裝在封裝本地信號時不損害信號的比特率、幀格式和定時關係，光傳送網就能從邏輯上支持任何一種客戶層信號的傳輸，這使得數字封裝對所承載的協定實現了透明化。光傳送網中的光轉發器能夠支持吉比特乙太網、ATM、幀中繼、IP和其它與速率無關的協定，也能支持FiberChannel、Escon和FICON等協定。

像SONET/SDH一樣，數字封裝中也有一系列用於糾錯和性能管理的指標。數字封裝也引入了信號損耗、交錯位奇偶校驗（BIP）、誤比特率（BER）、自動保護交換（ASP）以及上行比特流和下行比特流故障等指標。目前T1X1工作組還定義了幾種其他的機制，例如自動交換光網路（ASON）等。

數字封裝的幀結構

從概念上來講，數字封裝技術和SONET/SDH相類似，都是有效負載數據被封裝在一個幀結構中，網路既傳輸有效負載數據，也傳輸系統開銷數據。

基本的光信道數字封裝是獨立於封裝中傳輸的有效負載數據的。光信道有效負載包封（OCh-PE）可以傳送任何類型的數據：SONET/SDH，吉比特乙太網，ATM，IP等等。有效負載可以在OCh-PE中浮動，而不必使用指針處理機制。有效負載包封由光信道操作維護管理（OCh-OAM）位元組進行封裝。這些系統開銷位元組所包含的信息，與SONET/SDH幀中段開銷、行開銷、路徑開銷位元組所包含的信息相似。

SONET/SDH幀通常在8kHz的頻率下傳輸，對於它所支持的每一種線路速率，都存在不同的幀結構。而數字封裝的幀可以在任意頻率下傳輸，並且所有的幀都具有完全相同的幀結構，如果提高線路速率，不會引起數字封裝幀中位元組數的增加，只會使得在相同的時間內傳輸的數字封裝幀數量增加。

根據Lucent向T1委員會提出的規範，每一行就是一個子幀，所以，一幀中包含16個子幀。每一個方框裡面的數字代表傳輸順序，這樣，首先傳送的是第一列中的16個位元組，接著是第2列中的16個位元組，以此類推，最後傳送第255列的16個位元組。與SONET/SDH恰好相反，數字封裝的位元組是按列傳送而不是按行傳送。

數字封裝幀中的第1列用於系統開銷，第2列到第239列用於傳送有效負載數據，第240列到第255列用於糾錯碼。由於只有16個系統開銷位元組用於分配，所以一個復幀通常包括4個連續的幀，這樣就有16個位元組可以作為系統開銷。傳輸時，先傳輸第1個幀，然後是第2、第3幀，最後是第4幀。

前向糾錯（FEC）技術

除了支持OCh-OH信息，數字封裝也能利用其它已知技術來提供光域性能監測的創新方法。除了OCh-OH信息，數字封裝還採用了一種機制，能高效地檢測和糾正光纖鏈路中出現的任何錯誤。前向糾錯（FEC）是一種成熟的技術，廣泛套用於CD播放機、數據存儲設備和海底光纜通信系統，可用來糾正比特差錯。

與SONET/SDH中採用的傳統BIP-8誤碼檢測方法（B1、B2位元組）相比，使用FEC技術的系統能夠報告檢測到的誤碼率（BER），在用戶還未發現業務質量惡化之前，就能讓業務提供商知道光通路性能惡化的情況。藉助於智慧型化的作業系統，網路管理人員能夠定義和設定DWDM光傳送網中的每一個信道的BER門限。結合FEC等功能的智慧型化系統，能夠為業務提供商測量、傳遞不同性能等級的光業務。

數字封裝中的前向糾錯碼為RS（255，239）碼，在255個符號長的碼字中，總共能夠糾正8個錯誤符號（在這種情況下，1個符號=1個位元組）。數字封裝幀的每一個子幀都包含在它自己的RS（255，239）碼中，對子幀中所有的位元組，包括所有的系統開銷位元組都要進行處理。因為一幀中有16個子幀，這就意味著16個RS（255，239）出錯位組的計算必須並行完成。

在接收端，從出錯位組中計算錯誤字的這項操作，可以根據計算所需要的時間，由16個編解碼器中的任意一個來完成。這裡，存儲器必須存儲接收到的幀，直到16個子幀的糾錯全部完成。

理想的平衡

眾所周知，減少光網路中的光—電—光（O-E-O）轉換的次數，不僅能夠減少維護的複雜度和成本開支，而且能夠提高可靠性和效率。典型的O-E-O轉換是體現在光信號上的“3R”功能：整形、再生和定時。採用EDFA能夠實現“2R”（整形、再生），這是DWDM技術成功的主要因素，因為它能夠再生多路光信號而不必實現O-E-O的全部轉換。

減少網路中O-E-O轉換的次數，將會增加光網路的透明度。完全“透明”的光網路構想是非常誘人的，曾引起業界的巨大興趣。但是若不把光信號轉換為數字格式，就無法處理光信號的管理信息。因此在全透明的光網路中，網路的管理信息仍然是不可見的。既然全透明的光網路很難管理，業務提供商不可能大規模地採用它們。

與透明的OTN相比，在半透明的OTN中，每個節點對其承載的光信號執行全部的“3R”功能，不管它是不是目的節點。顯然，這造成非常低的效率，失去了光網路的許多優點。由於完全透明的光網路不切實際且半透明的光網路成本高而且效率低，那么理想的光網路，在減少O-E-O轉換次數的情況下，應該為有效的網路管理提供足夠的可見度。在採用數字封裝技術的網路中，當客戶層信號映射到數字封裝內然後轉換到光信道上時，“3R”再生是在光網路的入口處進行的。在網路的傳送過程中，信道始終保持光信號的形式，直到目的節點，信號在此通過“3R”再生重新恢復成電信號。這種結構減少了光網路中的O-E-O轉換次數，在光信道的任一端，在需要網路管理的地方為每個波長提供可見度。

目前，數字封裝技術已經被幾個技術領先的廠商所採納，他們希望在這個領域內更好地發揮其諸多優點。在不遠的將來，這些功能將會在跨越多個管理域和不同廠商的系統間互通。光傳送網的可管理域，可由網路運營商設定，也可由設備商設定。運營商常把波長租給其它運營商，因此要求在不同的管理域下，能夠在採用數字封裝技術的網路和未採用數字封裝技術的網路之間交付信道。

數字封裝技術，對於現有的電或光的協定具有後向兼容性，支持SONET/SDH和吉比特乙太網等非DWDM的光網路，使其能夠與數字封裝共存於同一物理結構中。運營商能充分利用數字封裝來提供誤碼監測、誤碼糾錯、協定和業務保護。數字封裝中的前向糾錯技術允許運營商在任何協定上提供不同層次的業務。光配線單元（ODU）層的串聯檢測（TCM）將能實現跨越幾個管理域的網路、端到端的光信道監測和管理。諸如一般通信信道和路徑尋跡標識等功能，能夠和多協定標籤交換協定（MPLS）一起使用，以提供快速和動態的光信道配置。

數字封裝技術為寬頻光傳送網提供可靠的管理機制。就像SONET允許上個世紀80年代的運營商突破T3（45Mbit/s速率）的頻寬瓶頸一樣，數字封裝技術將允許運營商突破吉比特速率的頻寬瓶頸，這對現在的運營商來講無疑是一件振奮人心的事情。