我們一直被上司、公司以及客戶要求用較少的資源，達到更高的效益；尤其是經由傳輸基礎建設傳送資料時，更須達到最佳化、低成本的目標。最初的傳輸網路採用「設定後不理」的建構原則...
我們一直被上司、公司以及客戶要求用較少的資源，達到更高的效益；尤其是經由傳輸基礎建設傳送資料時，更須達到最佳化、低成本的目標。最初的傳輸網路採用「設定後不理」的建構原則。這類網路是採用分時多工(SONET/SDH Time Division Multiplexing)技術。然而在轉移至封包型傳輸的趨勢下，迫使產業必須開發新的標準與架構。因此業界針對實體層開發新的訊框器與映射器晶片，讓業者能運用現有的傳輸網路，提供更有效率的資料服務。但資料流量具有不可預測性或「暴增」的特性，故不適合以現有的TDM線路進行傳輸。若研發業者開發出一種能處理最低流入資料速度的TDM線路(channel)，這種線路容易浪費多出的頻寬。但若開發僅能支援平均傳輸流量的TDM線路，則在重要的尖峰流量時段，封包就可能在傳輸時流失。
另一個問題就是眾多資料傳輸協定的發展，例如像乙太網路、光纖通道(FC)、ESCON、DVB、以及FICON，必須以透通的模式在WAN環境中運作。例如，若某家總部位於洛杉磯的公司希望備份儲存在德州的資料，並將資料透過光纖在網路上傳輸，就必須要以下條件。
雖然市面上有許多嶄新的技術，例如像10GbE over光纖，都能滿足這些需求，但多數廠商仍將焦點放在如何提升現有基礎建設的效率與彈性(業界在建置SONET/SDH設備已投入2000億美元的成本)。我們將探討3項能達到這項目標的標準。
虛擬連結是一種逆向multiplexing技術，可將任一數量的SONET/SDH線路結合成單一byte-synchronous同步化的資料流。它讓任一數量的low-order(SDH的VC-12 或VC-3，或SONET[1]的VT1.5)或high-order(SDH[2]的VC-4或SONET的STS1/STS3c/STS12c)線路結合成單一邏輯線路。這種線路可單獨設定網路上的傳輸路由，這代表只有來源與目的地的節點，才須具備虛擬連結能力，而所有中間節點並不需支援這種通訊協定。一組OC48/STM-16訊框可用來同時傳送一組GbE、一組FC、一組DVB、以及一組Fast Ethernet封包。由於Virtually Concatenated Group(VCG)中的STS channel在網路上可經由不同的路徑傳達至目的地，並可能在不同的時間抵達目的地(不同的延遲)，這項標準有一套機制，運用SONET/SDH訊框中的Path Over Head(POH)位元資料，在接收節點處理傳輸延遲。
虛擬連結讓網路能在多種通訊協定的環境下，有效率地配置傳輸頻寬，滿足各種通訊協定的需求。電信服務業者可提供各種加值型服務，例如像低速率的乙太網路傳輸服務，在不必擴充系統的前提下，達到節省成本的目標。此外，它讓電信業者能運用網路中「閒置」的傳輸頻寬。以往在2個節點之間小量的STS頻道，如今可透過虛擬連結技術來傳輸高頻寬的資料。
事實上，虛擬連結讓電信業者能為顧客提供「隨選式頻寬」服務。例如，在乙太網路服務方面，SLA中通常會設定CIR(Committed Information Rate)與PIR(Peak Information Rate)的速率限制。例如某個用戶的CIR保證頻寬為300Mbps，而PIR尖峰頻寬為1 Gbps(GbE)。電信業者可運用STS1-6v/VC3-6v或VC4-2v配合OC-48線路設定一條VCG線路。剩下的頻寬可用來支援其它傳輸 (在這個範例中為低優先順序的通訊)。若系統需要支援1 Gbps的尖峰流量，電信業者則必須從STS1-6v/VC3-6v或VC4-2v調整至STS1-21v/VC3-21v或VC4-7v，才能機動地將頻寬從300Mbps提高至1Gbps。現在若採用這種作法可能會拖慢整個節點，須重新設定線路並重新啟動整個網路。在某些環境中，甚至須派技術人員到場重新設定網路中的其它設備。Link Capacity Adjustment Scheme (LCAS)[3][4]標準在未來將可解決這方面的問題。
LCAS是一種動態的端至端「handshake」連線建立機制，讓來源與接收端的訊框器能相互協商，在一組虛擬連結線路新增或移除通訊。LCAS在面對需要更多的通訊線路時，以及建立端至端的通道，會透過管理或分配控制面的機制，或是運用網路中現有的通道來滿足新增的需求。若能妥善地運用LCAS，電信服務業者就能運用遞增模式高頻寬，以配合乙太網路服務供應商的技術能力。運用虛擬連結與LCAS技術，讓我們能有效率地運用頻寬並機動地調整。
最後一步則是尋找一套適合的方法，有效率地將多重通訊協定對應至SONET/SDH訊框。以往PoS與ATM技術被用來在SONET/SDH網路中傳送資料，但就頻寬效率與高速處理能力而言，兩者都不是封包資料傳輸的最佳方案。PoS運用HDLC技術，須針對資料形態來擴充頻寬，而ATM本身有「cell tax」的負擔，會額外耗用至少10%的傳輸頻寬。此外在HDLC中，一個位元錯誤就會造成訊框邊界的誤判，導致接收端無法回復已損毀的訊框，必須棄置所有已毀壞的訊框。最後一點，ATM不僅只是一套client-adaptation解決方案，它支援QoS、流量規畫、以及各種交換、多工、以及網路功能。因此對於簡單的點對點資料傳輸而言，ATM會顯得大材小用。
解決方法就是一般訊框程序，GFP能將任何資料型態對映至SONET/SDH位元同步頻道。它提供一套高彈性的封包機制，能支援固定長度或可變長度的訊框。GFP有2種模式，訊框型GFP(支援可變長度封包的PDU-oriented機制，例如像乙太網路、IP、RPR)、以及透通式GFP(block -code-oriented的調整模式，支援像是FICON、光纖通道、以及ESCON等儲存通訊協定)。在透通式GFP方面，經過block- coded的客戶端字元資料會被編碼並對應至GFP訊框，並可一次傳送，不必等待整個客戶端資料封包，這種模式相當適合應用在LAN與SAN環境中的低延遲通訊協定。
那麼要如何將GFP、虛擬連結、以及LCAS結合在一起？GFP讓研發業者能開發一套高彈性且多用途的傳輸架構，而虛擬連結與LCAS則會增加架構的彈性。運用一套通用的機制有效率地將多重通訊協定對應至SONET/SDH資料流中，GFP虛擬連結讓電信服務業者能提高自己服務的特色，以爭取更多的獲利。此外，LCAS能改進現有的基礎建設以降低Capex/Opex。
這些新標準的發展，促使業界開發出一種新型態的訊框器/映射器產品。市面上第一款問市的訊框器屬於單純的TDM訊框器。市場上則推出匯整型 (concatenated)以及通道化(channelized)類型的產品。隨著資料服務持續增加，下一步則是提升至更高的速度以及PoS的功能。這方面的趨勢讓業者的焦點轉移至HDLC/PPP、LAPS、甚至於ATM的cell分界(delineation)等通訊協定。現今的訊框器/映射器產品須支援GFP、虛擬連結、以及LCAS等技術。也就是說新一代的SONET/SDH訊框器與映射器在連結SONET/SDH以及資料網路時，會採用透通且有效率的通訊模式。所需要的功能可分成2個主要區塊，網路介面與客戶端介面。網路介面區塊建置各種新標準(GFP、VC、LCAS)，而客戶端介面區塊則管理資料流量與建置CoS與QoS功能，提供一套Layer 2的網路解決方案。客戶端介面區塊亦處理不同通訊協定的特殊需求，例如像針對光纖通道提供緩衝區對緩衝區的credit管理，或是針對乙太網路服務提供超額頻寬(oversubscription)功能。
為因應這些新需求，廠商推出各種訊框器/映射器產品。每家廠商都有自己的解決方案。有些採用高彈性或模組化的晶片組。這類產品的網路介面區塊為一套背板資料映射器，能支援GFP、VC、以及LCAS，而客戶端介面區塊則屬於支援特定通訊協定的IC，例如像FPGA與ASSP。
這種概念適合支援多重服務的電路設定平台(MSPPs)。訊框器與映射器應用在支路卡(tributary card)的背板(backplane)上，連結一組跨接線路(cross-connect)。支路卡可提供特定的服務，例如像乙太網路、儲存以及影片傳輸。每個支路卡上都有一組訊框器與映射器以支援GFP、VC、以及LCAS。它們將流入的資料流包封成GFP，並運用VC建立一條容量適當的線路。這條線路會在背板上傳遞，連結至跨接線路，之後將實體線路連結至一組線路介面卡。這個架構的巧妙之處，就是在所有支路卡上使用一套通用的網路介面晶片，並根據通訊協定的類型，使用不同的客戶端介面晶片。其優點為提供一套理想的方法建立可擴充的多功能線路介面卡，以便縮短的研發週期和降低複雜度。另一種方法是通訊協定的整合。
在這種技術中，客戶端與網路介面區塊會整合至單一晶片，以支援特定的通訊協定，例如像乙太網路。這種方法適合應用在僅須支援一種通訊協定的平台，例如像乙太網路的匯整設備(aggregation box)。通訊協定整合通常能節省最多的成本，但其缺點為缺乏彈性去支援多重通訊協定，且整個平台無法運用一套通用的晶片組架構。
最新的方法是大規模的整合。其邏輯是將多組實體層元件、新一代訊框器與映射器、以及SONET/SDH的實體層元件，全部整合成單一晶片。其目標是建構出單晶片型的線路介面卡方案。這種模式最適合應用在DWDM設備，因為這類設備的空間相當狹小，且處理工作僅是將資料封裝成單一波長的訊號。
何者是最佳的解決方案？答案在於設備的架構，以及設備在網路中的位置。此外尚須考量設備所提供的服務類型、客戶端通訊協定、網路介面(OC-3/OC- 12/OC-48...)、以及CoS/QoS 需求(例如像在乙太網路中的Layer 2透通型服務、次等速率的光纖通道傳輸...)。訊框器與映射器裝置演進成為能支援各種新標準(GFP、VC、以及LCAS)，是否已成功擴展其用途並提升自己在系統設計價值鏈中的地位？它們現已成為設備中的重要元件，並在新型ADM、MSPP、以及DWDM平台中扮演重要的線路介面卡架構。
MSPP與新一代ADM將在Layer 2與Layer 3協定層上提供透通式的服務。像是RPR等新興標準，將需要更精密的線路介面卡，我們將見到RPR MAC結合新一代的訊框器與映射器，業界將逐漸提升各種傳輸服務的QoS功能。這將促使訊框器與映射器晶片須與NPU以及網路搜尋引擎(NSE)合作，針對Layer 2甚至Layer 3服務提供一套完整的解決方案，例如像乙太網路、透通式儲存、以及影片傳輸等。NPU將提供足夠的處理效能，能分析與修改封包，並能建立與維護資料傳輸。 NSE將支援高效率的搜尋解決方案(packet look up、tagging)，而訊框器與映射器將提供最後一步的封包(GFP)與channel-transport(運用VC與LCAS)。為最終顧客提供可擴充、高彈性、低成本的Layer 2解決方案。