MSTP设备以太业务技术白皮书V4.0
图21 LAPS协议的帧封装格式
LAPS帧的前两个字节是为了与HDLC相兼容而设置的地址和控制常数(分别为0x04和0x03)。服务接入点标识符(SAPI)用来指明负载的类型,如果是以太网MAC帧则为常数0xfe01。接下来依次是以太网MAC帧、LAPS帧校验和(FCS)以及一个结束标志。当链路空闲时,需要在其上传输与结束标记相同的帧间隔(IFG)字节。所有的数据都必须通过一个X43+1的自同步扰码器,然后才插入到SONET负载中,以避免恶意用户对信息数据的攻击。
协议特点： 1）
LAPS协议主要针对的是大颗粒业务的映射，用于提高封装效率，尤其适用于GE over SDH的封装，针对IP over SDH、Ethernet over SDH的特点对PPP-HDLC进行了简化，封装效率得到了很大提高；
2） 3）
只有映射技术，无多通道捆绑能力，可与级联/虚级联技术配合使用。 HDLC类协议的一个特点是用特殊的控制字符进行帧定界,并规定如果数据中含有控制字符,就用两个连续的控制字符来替换。因此有些以太网MAC帧中可能含有许多0x7d和0x7e字节(为控制字符),从而降低链路的性能。
LAPS封装以太网MAC帧的过程如下:
(1)首先接收以太网MAC帧并检测帧起始(SFD)字段,将其后所有的字节作为LAPS的净载荷;
(2)添加LAPS的帧开始标志符(0x7e)及生成地址、控制、服务接入点标识符域; (3)对整个LAPS帧除了开始标志符外计算CRC校验和; (4)字节填充处理;
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(5)如有必要,插入速率调整字节(0x7d,0xdd);
(6)添加LAPS结束标识符,在送入SONET/SDH之前,对LPAS帧的所有字节进行X43+1多项式自同步扰码;
(7)如有必要,添加IFG(Inter-FrameGap,帧间隔)字节(0x7e)。
接收端的解封装LAPS处理与发送端相反,要进行去扰码、CRC错误检验、去除LAPS特定的字节以恢复出以太网MAC帧。 3.6 映射
3.6.1 VCAT（虚级联）
为满足数据业务日益增长的带宽需求，传输设备的以太网单板引入了虚级联技术。新型以太单板把接收到的数据经过GFP/LAPS/HDLC等协议封装后，将数据包映射到SDH的VC4/VC3/VC12粒度的虚级联的VC-trunk中。新型以太单板可以把FE/GE/10GE映射到VC12/VC3/VC4任意颗粒中。下表是各种以太信号采用不同级别的映射颗粒时，基本达到线速所需的虚级联数目的比较：
表4 以太信号基本达到线速采用不同映射颗粒所需虚级联数目
映射颗粒 VC12 VC3 VC4 净荷容量 2.176M 48.384M 149.370M 10M VC Number 4 — — 100M VC Number 46 2 1 1000M VC Number 460 20 7 Summary：在基本达到线速的情况下，采用VC12/VC3，带宽利用率高；采用VC4，易造成带宽的浪费。而VC3和VC12相比，达到线速所需的VC3个数远远小于VC12的个数，大大降低运维和管理难度。 虚级联技术，将分布在不同STM-N中的VC-n（可以同一路由，也可能不同路由）按级联的方法，形成一个虚拟的大结构VC-n-Xv，进行传输。虚级联中的每一个C-4都有独立的结构，有自己的POH，形成完整的VC-n结构。几个C-n虚级联在一起就相当与几个VCn的间插。在设备方面，只需要在级联的两端需要特殊的硬件支持。而相邻级联是将在同一STM-N中，利用相邻的C-n级联成C-n-XC，成为一个整体结构进行传输，相邻级联的VC－4－XC只有一列POH指示，因此，相邻级联在整个传输的过程中必须保持连续的带宽。这种技术需要网络中所经过的所有设备的支持，
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而现有的多数设备不具有这种能力。因此在MSTP设备中，普遍采用虚级联技术实现。 3.6.2 LCAS（链路容量调整方案）
虚级联的业务提供速度较慢，带宽调整对业务产生很大影响，而且单一物理通道的损坏对整个虚级联产生致命性的影响。LCAS是应用在虚级联基础上的技术，它提供了一种容错机制，增强了虚级联的健壮性。
LCAS的原理就是利用SDH的保留开销字节来传递控制信息，动态地调整用来映射所需业务的虚容器数量从而适应不同的业务带宽需求，提高了带宽利用率带宽灵活、动态调整的解决方案。LCAS使用H4/K4字节（高阶虚级联时利用H4字节，低阶虚级联时利用K4字节），携带控制信息，在源端和宿端之间进行握手操作。（注意，传统的虚级联虽然也是使用了H4/K4字节，但是不存在这种握手机制的）。通过源端和宿端的握手协议完成带宽的增加、删除操作，以及实效成员的屏蔽、恢复等操作。
新型以太单板支持LCAS协议，实现虚级联链路容量调整，其应用体现在两个方面：（1）按需调整带宽，在链路没有问题的情况下，可以动态地增加和减少VC-trunk内的成员而不影响业务；（2）保护功能：当一部分成员失效时，其它成员仍正常传输数据；当失效成员被修复时，仍能快速自动恢复虚级联组的带宽。
图22 LCAS的保护功能
LCAS技术和复用段保护技术的结合将大大提升SDH链路带宽的利用率。在复用段保护（MSP）中，不管是1+1方式的保护，还是1:1方式的保护，都存在同样带宽容量的链路作为保护链路。这样对网络带宽是一个极大的浪费，采用LCAS技术，在MSP中，可以很好利用保护链路的容量。如下图所示：
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正常情况下通道层复用段层工作通道VC1VCTrunkVC2保护通道VC1'VC2'复用段层通道层VCTrunk倒换情况下通道层复用段层工作通道VC1VCTrunkVC2保护通道VC1'VC2'复用段层通道层VCTrunk 图23 LCAS和MSP组合应用示意图
在正常情况下，将工作通道和保护通道同时配置到用户的一个VCTrunk中，则对于用户来说，带宽增加了一倍，LCAS协议维护两倍工作通道容量的链路。当出现断纤等情况，导致复用段发生倒换，则MSP会将工作通道的业务倒换到保护通道，对于通道层来说，保护通道将不再可用；LCAS协议检测到有一半的VC链路（保护通道）出现故障，于是LCAS协议将把故障链路成员（保护通道）从VCTrunk中暂时删除，保证业务不出现中断。当链路恢复时，LCAS协议会重新将失效的链路加入到VCTrunk中，恢复到正常情况。
3.6.3 GFP映射到E1(G.8040)
利用PDH网络传输以太网业务，就需要将其做GFP封装后映射到E1帧中。G.8040标准规定的装载帧格式如下：
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125?sConcatenation overhead octet12345T.S.0T.S.0T.S.0T.S.0T.S.0Frame number15T.S.016T.S.0GFP frame overhead
标准的E1复帧用于装载以太业务，复帧的第一帧第一时隙用于传输虚级联和LCAS信息，在没有虚级联和LCAS的场景，此字节保留为0x00。在业务速率小于VCG速率的情况下，E1帧速率与业务速率的适配是通过GFP的IDLE帧实现的。
3.6.4 VCAT –E1（G.7043）
为充分利用现有的PDH网络，并满足数据业务日益增长的带宽需求，传输设备的以太网单板引入了E1虚级联技术。虚级联开销的传输是基于复帧(16帧)的第1帧的第1时隙传输，那么平均每E1的净荷带宽为1980kbit/s。虚级联技术，是将多个E1小容器复用为单个较大容器，也就是用虚容器来承载业务。虚级联技术把一路高速数据适配到K(最大支持16路)路相互独立的低速信道中传输，提供相当于K路低速通道容量之和的传输带宽，在收端将K个E1容器重新恢复成连续带宽。 虚级联中的每一路E1都有标准的帧结构，每一路E1在PDH网络中可以单独传输，所以同一VCG中的不同E1可以在PDH网络中有不同的路径，同时也会有不同的传输时延，因而在收端恢复时必须对数据进行存储以便进行时延差的补偿（EOPDH最大可支持32ms的延时差）。以太网数据业务是按照字节间插的方式映射到N*E1的容器中的，恢复业务的设备必须根据N*E1接收帧按字节间插的方式恢复数据报文。所以数据报文在VCG中的装载和恢复方式对不同E1的虚级联延迟提出了要求，最大的虚级联延时差为±32 ms。
3.6.5 LCAS –E1（G.7042）
E1虚级联的提供了较大的业务带宽，带宽调整对业务产生很大影响，而且单一物理通道的损坏对整个虚级联产生致命性的影响。LCAS是应用在虚级联基础上的技术，它提供了一种容错机制，增强了虚级联的健壮性。
LCAS的原理就是利用E1复帧的第一帧的第一个时隙来传递控制信息，动态地
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