在通信领域，“建设网络，然后一切都有了”的时代已经戛然而止了。服务提供商和设备供给商们正在竭力适应通信网络变化的速度。半导体技术也不得不适应数据和语音通信网络新的经济规律。
事实上，大部分公共和专用通信网都面临着从语音业务向更占优势的数据业务（以太网和ip业务）的根本转变。这个转变正在给基于电路的SONET/SDH传输网络不断增加压力。这些已经广泛应用、经受了时间考验的语音网络要有效地支持非语音业务。这是一项不小的挑战，因为SONET/SDH是被设计用来支持TDM业务，而不是较难猜测的数据业务的。目前的设备投资、软件、知识和网络治理经验不仅要支持现有网络运行，而且要提高网络的运行效率。
运营商和供给商面临的挑战
对服务提供商和OEM设备供给商而言，以下因素给他们带来了一些技术和业务上的挑战：
1、如何最大限度地利用已建造的基础设施。运营商和设备制造商必须更有效地利用现有网络获取更多收入，而不是对网络进行大幅升级和增加资本支出。
2、如何使服务提供商通过新的、个性化的服务创造额外收入。随着新接入技术的面世，以最小的花销和对现有服务的最小改动和最少中断将新接入技术与现有网络基础设施衔接变得非常重要。新的服务，如本地环路中的以太网和城域以太网，使服务提供商能提供更符合客户的需求和价格承受能力的通信服务。
3、需要改变关于创建、升级和维护服务的价格策略，以适应新的经济现状。客户需要灵活性和可扩展性来保护他们在基础设备上的投资，同时又能保证性能和服务水平满足未来的需求。这意味着需要只对新服务才增加投资的技术，这样才能提高投资回报。
4、服务提供商所面临的挑战也给设备制造商最终是器件供给商带来了挑战。下一代设备要有更小的体积、能提供更高的信道密度，并且成本更低、功耗更小。为实现这一目标，OEM厂商要重新利用所有可能的知识产权、已验证的源代码和模块、可扩展的硬件元件（如多信道、多速率成帧器和可插拔的光器件）进行硬件（板卡）和软件的开发。只有这样，才能削减开发、部署、运行成本和开发时间。
现在SONET/SDH正朝支持10Gbit/s数据通信的方向转变，这些挑战就日益严重了。以太网在这里扮演了一个要害的角色，事实上它得到了所有企业的认可和支持。在如何传送MAN中的以太网业务的争论中，人们很快从SONET/SDH中找到答案。现在的问题是，在不进行大幅度升级的情况下，SONET/SDH如何既支持传统网络，又支持10Gbit/s，并且更优质、更廉价。为实现这个目的，基于SONET/SDH的数据业务，例如基于SONET/SDH的以太网(EoS)和基于SONET/SDH的G比特以太网(GEoS)，正成为要害的推动力量。
成帧技术
用于SONET/SDH网络接口的要害器件之一是SONET/SDH成帧器。成帧技术是一种用来在一个比特流内分配或标记信道的技术，为电信提供选择基本的时隙结构和治理方式、错误隔离和分段传输协议的手段。
SONET/SDH成帧是通过生成一种底层结构来实现的。这种底层结构是用一个均匀间隔的标记器实现字节级同步，将比特流（始终处于传输状态）分成独立的有效载荷信道和系统开销信道（可以不干扰有效载荷信道的传送状态信息）。SONET/SDH帧是基于以51.84Mbit/s速率传输的STS-1比特流构建的。
新的成帧器芯片给SONET/SDH市场带来了两项前所未有的重要革新：支持虚拟级联（VC），支持通用成帧处理（GFP）。这两项功能与其他功能以及协同芯片的功能结合在一起，能够使单个器件支持多速率、多协议和多信道的SONET/SDH解决方案。这也是服务提供商需要具备的要害能力，通过它可以为客户提供更多的网络选择。
级联是一种将多路独立信号捆绑在一起生成一个超高速率逻辑信道的方法，通过这种方法可以获得比单路信号宽得多的带宽。一种称为相邻级联的技术已经很少使用，它要求所有的网络节点都具备支持相邻级联的功能。但是SONET/SDH网络中许多已建成的网络单元（NE）不支持相邻级联，而升级或替代它们的花费相当昂贵。
虚拟级联为网元提供了在信道两端收/发级联组中任意个STS-1虚电路（或SONET/SDH中的VC-4）的能力。因此，使用VC只需对信道两端升级，而不必升级所有的网元。虚拟级联链路只和网络源节点和宿节点相关（与中间的网元无关）。
VC技术是使EoS在城域网中异军突起的重要因素之一。由国际电信联盟（ITU）提出的VC标准答应运营商在STS-1(51.84Mbit/s)或STS-3/VC-4(155Mbit/s)基础上提供OC-48(SONET)或STM-16(SDH)管道。因此，设计者能够将一定数目的STS-1或VC-4捆绑在一起来支持一个G比特以太网（GbE）数据流，同时提供不同的STS-1/VC-4组合来处理一个快速以太网数据流。所以，VC技术使服务提供商能在SONET上为与日俱增的数据业务提供多种容量合适的信道。
例如，用旧的STS-48c(2.5Gbit/s)相邻级联信道时，传送GEoS业务的带宽利用率仅为42%。用旧的级联方法，网络提供商必须将OC-48链路的容量划分到若干STS-1(51.84Mbit/s)，STS-3/STM-1(155Mbit/s)或STS-12/STM-4(622Mbit/s)单元中。然而，要混合并匹配不同的通信管道是不可能的，因为并不能保证网络两端的通信管道相同。
新的方法用支持不同尺寸通信管道的VC技术解决了这个问题。通过使用VC技术，GEoS网络提供商能使传输数据业务(SONET中由21个STS-1或SDH中由7个VC-4构成的GbE数据流)的信道利用率达到95%。剩余的STS-1/VC-4信道仍然可以用于语音业务。在一些多协议的应用中，VC能减少75%的容量浪费。
另外，VC技术实现了一种新的服务品质，并使增加收入成为可能。假如虚拟级联组需要一定级别的容量保证，那么使用VC技术就可以在虚拟级联组中为每一个信号分配“保护带宽”。这意味着一个服务提供商能够为非凡应用预留带宽，从而对这些服务收取更多的费用。
通用成帧处理
通用成帧处理（GFP）也是实现EoS的一种要害技术。ITU的G.7041中规定，GFP是协议不可知的帧的描述和包装机制，用于传输任意数据包和分组报文（如以太网分组报文）。
GFP是一种成帧处理过程，通过它将八位一组、可变长的载荷映射到SONET/SDH同步净荷包中。GFP帧被映射为SONET/SDH帧,与ATM或点到点（PPP）的映射相似。GFP的价值在于为更高一层的协议（如以太网和PPP）提供了封装。GFP具有两个优点：帧映射和透明性。以GbE和IP为例，帧映射是首选方法。
GFP能够使多种协议灵活、有效地在SONET/SDH网络上传输（图1）。GFP的开销极低，具有很高的帧描述质量。因此，GFP让服务提供商很轻易地完成交换任务，避免使用开销密集的基于标记的适配方案（例如SONET/SDH上的分组报文，用于WAN上的IP路由器互连）。这降低了器件的复杂性，减少了芯片数量，同时也降低了设备的尺寸和制造成本。
图1
随着SONET/SDH上的传输协议数目的增加，例如PPP和高级数据链路控制，服务提供商需要一种有效的方式，用简单的硬件和软件就可以支持多种协议。通过使用这样一种方法，设备和网络效率将被提高，最终成本将会降低。
尽管GFP和VC技术是很好的标准选择，但对制造商来说，用于SDH的链路容量调整机制（LCAS）和链路接入规程也是当前可选的补充方式。LCAS被视为VC的补充，它答应设计者实时调节VC组的容量。因此，运营商和设备供给商能调节在一个组中STS-1/VC-4的总量，从而适应终端用户不断改变的需要，并适应不断变化的网络情况。多数的数据服务并不总是需要全部带宽。LCAS答应在网络内动态调节STS-1/VC-4容器的数量。
对服务提供商来说，采用LCAS的一大好处是，在提供传送服务品质协议（SLA）保持收益的前提下能够将网络利用率提高2到4倍（图2）。VC之上的VC不能提供这种重要的性能，因为改变大小后的通信管道两端在交换时要求同步。尽管这种同步能够在几秒或几分钟内用软件实现，然而在通过一个运营支撑系统域时，服务提供商仍面临另一项挑战，那就是实现实时同步非常困难，因为现今的软件系统无法支持这种无缝切换。
图2
从另一方面，LCAS的不标准结构也给每个试图决定如何和何时提供内建支持的OEM厂商增加了设计的复杂性和风险性。不过最终，支持LCAS的硅成帧器还是提供了一种低成本、低风险的解决方案。
硅技术的新进展
半导体技术的进步让芯片设计者在降低成本、增加功能的同时也能提供更高的处理性能。例如，下一代SONET/SDH成帧器IC就支持GFP、VC和LCAS，同时也包含了很多有价值的业务治理功能。这些新IC的扩展功能和模块化正改变着OEM厂商在设计上受到的束缚，也给服务提供商带来更高的灵活性。
现有的其他SONET/SDH成帧器IC正试图解决GEoS中多协议、多速率的问题(图3)。这些器件将对GbE的支持功能与分插复用器、VC和其他功能集成到一个模块上，进一步缩短了OEM产品上市的时间，同时降低了系统的成本、功率和尺寸。
图3
传统以太网是一种在可用带宽上传送数据业务的简单、便宜的解决方案。但是，它只针对点到点或格形拓扑时进行了优化，而没有针对SONET/SDH网络的环形拓扑优化。这样，以太网不能利用环形拓扑结构固有的保护机制。但是，通过利用VC可以映射和不映射任意STS-1/VC-4信号组的方法，新的GEoS解决方案能在现有SONET/SDH环中传送GbE帧。一路数据流在发送时分割到一组STS-1/VC-4载波上，接收时进行重新排列和组合，通过这种方法，这些器件获得了更高容量有效负荷的能力。这种能力使得厂商提供的网元能更快更轻易地连接和利用SONET/SDH网络，降低了整个系统的功耗以及EoS和SONET/SDH分组业务的成本。
在未来的一段时间内，SONET/SDH基础设施将保持在光网络中的统治地位。假如SONET/SDH在支持新业务方面越来越高效、灵活，它的使用寿命将会延长。为满足SONET/SDH市场需求的OEM厂商希望器件供给商能提供以下产品：
符合SONET/SDH严格的定时和抖动要求的半导体产品。与传统的数据通信业务相比，在高速同步网中定时是非常要害的。设计、制作和校验功能性单元（如嵌入成帧器IC中的STS-1/VC-4处理器）需要硅电路设计和SONET/SDH实施方面的经验。
高性能IC。为保持竞争能力，OEM需要使用具有最新功能和性能的硅技术。IC供给商必须走在硅芯片设计和制造技术的最前端，同时也要符合通信标准和市场需求。硅技术的发展使IC工程师能在芯片上集成更多功能，并减少成本和功耗。要确定芯片需要具备哪些特性和功能，就要深刻理解市场需求和客户的。
作者：ChrisHamilton,NathanielGrier
