Cisco多信道STM-1模块功能试验

摘要：目前，利用CISCO多信道STM-1模块来汇接多条SDH 2Mbit/s专线的方式已逐渐得到广泛应用，但是该模块汇接N×64kbit/s专线的功能还没有用户在北京通信的网络上使用过。为了对该模块的功能有一个较全面的了解，为了使北京通信能够更好地向用户提供服务，我们进行了该项功能实验。试验方法是，在一台CISCO 7507路由器上配置了1块多信道STM-1模块，使用其中的一个2Mbit/s通路经SDH网与一台低端路由器以2Mbit/s速率互连；在另一个2Mbit/s通路中绑定2个64kbit/s时隙，经SDH及DDN与另一台低端路由器以128kbit/s速率互连。实验目的是测试在这种环境下，多信道模块能否通过2Mbit/s及128kbit/s通路与低端路由器实现网络层的正常通信。通过试验，结果表明了多信道STM-1模块拆分2Mbit/s及N×64kbit/s的功能正常，网络通信正常，可以基于北京通信网络向用户提供此类业务。
关键词：信道化；STM-1；多路复用

1 实验背景

　　随着信息与通信技术的发展，许多用户对通信的需求与日俱增，在专线电路的数量上和带宽上都提出了更高的需求。当用户需要租用多条2Mbit/s专线统一接入一个中心点时，传统的做法是，若其2Mbit/s电路的数量很多，则可以在中心点安装一台同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy ,SDH）光端机，用以提供N个2Mbit/s端口；若2Mbit/s电路数量较少，就通过高速率数字用户环路（High-rate Digital Subscriber Loop ,HDSL）调制解调器将2Mbit/s电路延伸至中心点；用户则需要在路由器上配置大量的E1接口一条一条地将2Mbit/s专线接入中心网络。而当用户租用大量的64kbit/s数字数据网（Digital Data Network ,DDN）专线时，也是将多条64kbit/s DDN专线通过DDN汇聚成多条信道化E1（channelized E1 ,CE1）电路，再由SDH或HDSL承载接入到用户的中心点。

　　 可以看到，当大量的2Mbit/s电路都汇聚到中心点时，如果都是以逐条2Mbit/s专线的方式接入路由器，那么就要求路由器能够提供大量的E1/CE1接口，这会受到路由器板卡及槽位的限制，而且大量的电缆、跳线也会带来维护和管理上的不方便，故障点也随之增多，障碍率也因此而提高。所以在我们为用户设计网络方案时，会尽量避免采用这种组网方式，而是建议用户在路由器上配置多信道STM-1模块（MultiChannel STM-1 Port Adapter ，PA-MC-STM-1）来完成多条2Mbit/s电路的汇聚接入。

　　 目前，Cisco公司已经正式推出了PA-MC-STM-1模块，并且一些用户已经使用此模块成功的拆分出了多条2Mbit/s专线，但目前在北京还没有用户使用过其拆分N×64kbit/s的功能。因此，为了使我们的方案更加切合实际，为了向用户提供更加安全、可靠的网络保障，为了提高北京通信的服务质量，由系统集成部负责组织、实施及实地测试，在网络局网调部、专网维护部、网管部传输中心、网监中心及其它相关单位的协助配合下，进行了Cisco多信道STM-1模块拆分2Mbit/s及N×64kbit/s功能的试验。

2 PA-MC-STM-1模块
2.1 模块简介

　　 PA-MC-STM-1是当今飞速发展的广域互连需求的理想解决方案，它适应不同的互连业务需求，可以同时提供专线电路和帧中继业务的接入。同时，使用户可以利用一个STM-1实现大量的远端站点的接入，也使用户不必再为应该配置什么样的路由器接口模块而做过多的考虑。

　　PA-MC-STM-1是为CISCO 7200系列以上的路由器与SDH互连而设计的一款信道化模块，它通过一对光纤提供接入63个E1电路的能力，代替了传统的通过63个独立的线对接入E1电路的方式。该模块减少了布线的复杂性，而且一旦配置好相关的数据，当租用新的E1电路时，可以利用空余的信道实现"即租即用"，无需进行硬件的扩容和额外的配置，使用起来方便、快捷。当需要低速率专线，如N×64kbit/s时，该模块可以最多支持256个信道组，且最低可拆分64kbit/s子速率电路，是一种灵活的、高密度的接入方式。

2.2 模块的关键特性

　　￠ 一个信道化STM-1端口；
　　￠ 支持channelized E1、fractional E1、和full-rate E1，

　　- 在63个E1中可以最多配置256个信道，
　　- 对于每个E1，可以选择内部时钟或网络时钟，
　　- 最低可拆分64kbit/s时隙；

　　￠ 支持帧中继、PPP、HDLC串口封装协议；￠ 支持IP、IPX网络协议；
　　￠ 支持CRC-4校验；
　　￠ 支持SDH 1＋1复用段保护。

2．3 对路由器的要求

　　对于CISCO 7500系列路由器，要求：
　　￠ VIP4-80（Versatile Interface Processor ,通用接口处理器）以上；
　　￠ RSP4（Route Switch Processor，路由交换处理器）、RSP4+或者RSP8；
　　￠ CISCO IOS（Internet Operation System，网际操作系统）版本12.0(14)S、12.0(16)S或12.1(5)E。

3 实验环境

　　本次试验的网络连接如图2所示。

图 2 试验网络连接图

3．1 实验机房

　　在实验机房的一台CISCO 7507路由器（以下简称7507）上，我们配置了一块多信道STM-1模块，提供1个STM-1单模光接口。在本次试验中，将测试该模块同时拆分2Mbit/s及128kbit/s的专线电路的功能。
同时，在实验机房还放置了一台华为3640路由器（以下简称3640），该路由器配置了一块接口类型为DB-25(4E1)的CE1模块，本次试验使用了其中的第1个CE1接口。通过转换电缆，可以提供120Ω、G.703接口。

3．2 传输机房

　　在传输机房的LUCENT ADM16/1（Add and Drop Multiplexer , 分插复用器）光端机（以下简称ADM16/1）上扩容了一块4×STM-1光接口支路板，并占用了其中的一个接口与实验机房7507的多信道STM-1模块互连。

3．3 DDN机房

　　在DDN机房，放置了一台CISCO 2611路由器（以下简称2611），配置了1个同步串口，与一台I24 Modem连接并接入DDN。通过网管配置，I24 Modem的速率设定为128kbit/s。

3．4 专线电路

　　我们申请了2条专线，一条是128kbit/sDDN专线，一端在DDN机房经Modem连接至2611；另一端则经DDN节点机汇入一条CE1后，再通过ADM16/1映射到了STM-1的一个VC12中接入试验机房7507路由器。

　　另一条是2Mbit/s传输专线，一端在实验机房与3640的CE1接口相连；另一端则通过ADM16/1映射到了STM-1的另一个VC12中接入试验机房的7507。

4 实验内容

　　1．首先，由DDN网管配置数据，将一条CE1的第1、2时隙绑定为128kbit/s（为了在DDN节点机上配置数据，我们先利用环路使这条专线正常工作），然后由传输网管配置数据将这条CE1映射到AU-4/1（表示第一个AU-4）、TUG-3/1、TUG-2/1的VC12/1中。在7507的多信道STM-1接口及C2611的串口上配置相关数据，观察这个子接口的LINE及LINE PROTOCOL是否都是UP状态，并相互进行PING测试，检查网络是否工作正常。

　　2．由传输网管配置数据将一个2Mbit/s映射到AU-4/1、TUG-3/1、TUG-2/1的VC12/2中，在7507的多信道STM-1接口及3640的CE1接口上配置相关数据，观察两个子接口的LINE及LINE PROTOCOL是否都是UP状态，并相互进行PING测试。

5 实验数据配置

　　在给出实验配置数据前，先介绍一下PA-MC-STM-1的多路复用结构，如图3所示。

图 3 PA-MC-STM-1多路复用结构

　　STM-1是由一个AU-4或3个AU-3复用而成，本次试验使用1个AU-4复用成1个STM-1的结构。每个AU-4可以有3个TUG-3传送通道，每个TUG-3/AU-3可以配置承载21个TU-12，每个TU-12可以承载1个信道化E1帧，每个E1帧可以拆分为N×64kbit/s的时隙组合。

　　每个E1可以设置为CCITT/ITU G.704和G.706规定的fractional E1。fractional E1是整个E1的一个子集，速率等级可以是N×64kbit/s，N为1~31。未使用的E1信道不能被访问，其中传送的是可设置的空闲信息（十六进制时为0x0到0xFF，即十进制的0~225）。同时，每个E1还可以配置为不包含任何成帧信息的unframed E1，unframed E1是fractional E1的一个特例。

　　根据上述的复用原理，给出下面的配置数据：

　　1． CISCO 7507路由器试验数据配置：
　　Router(config)#Controller sonnet 1/1/0
　　Router(config-controller)#framing sdh
　　Router(config-controller)#clock source line
　　Router(config-controller)#aug mapping au-4
　　Router(config-controller)#au-4 1 tug-3 1
　　Router(config-controller-tug-3)#mode c-12
　　Router(config-controller-tug-3)#tug-2 1 e1 1 channel-group 1
　　timeslots 1-2
　　Router(config-controller-tug-3)#tug-2 1 e1 1 framing no crc4
　　Router(config-controller-tug-3)#tug-2 1 e1 2 unframed
　　Router(config-controller-tug-3)#idle pattern 0x0
　　Router(config-controller-tug-3)#exit
　　Router(config-controller)#exit
　　Router(config)#interface serial 1/1/0.1/1/1/1:1
　　Router(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
　　Router(config-if)#encapsulation hdlc
　　Router(config-if)#no shutdown
　　Router(config-if)#exit
　　Router(config)#interface serial 1/1/0.1/1/1/2:0
　　Router(config-if)#ip address 192.168.2.1 255.255.255.0
　　Router(config-if)#encapsulation hdlc
　　Router(config-if)#no shutdown
　　Router(config-if)#end
　　Router＃write
　　Router＃sh run
　　controller SONET 1/1/0
　　framing sdh
　　!
　　au-4 1 tug-3 1
　　idle pattern 0x0
　　tug-2 1 e1 1 cannel- 1 timeshlots 1-2
　　tug-2 1 e1 1 framing no-crc4
　　tug-2 1 e1 2 unframed
　　!
　　interface Serial1/1/0.1/1/1/1:1
　　ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
　　encapsulation hdlc
　　!
　　interface Serial1/1/0.1/1/1/2:0
　　ip address 192.168.2.1 255.255.255.0
　　encapsulation hdlc
　　!

　　2．CISCO 2611路由器试验数据配置：
　　Router#config t
　　Router(config)#interface serial 0/0
　　Router(config-if)#ip address 192.168.1.2 255.255.255.0
　　Router(config-if)#encapsulation hdlc
　　Router(config-if)#no shutdown
　　Router(config-if)#end

　　 3．华为3640路由器试验数据配置：
　　Router#config t
　　Router(config)#controller e1 0
　　Router(config-if-E1-0)#using e1
　　Router(config-if-E1-0)#clock line
　　Router(config-if-E1-0)#linecode hdb3
　　Router(config-if-E1-0)#no shutdown
　　Router(config-if-E1-0)#exit
　　Router(config)#interface s0:0
　　Router(config-if-Serial0:0)#ip address 192.168.2.2 255.255.255.0
　　Router(config-if-Serial0:0)# encapsulation hdlc
　　Router(config-if-Serial0:0)#no shutdown
　　Router(config-if-Serial0:0)#end

6 试验过程

　　一个实验，结果是重要的，但过程是更重要的。没有过程也就没有结果，而且从过程中我们可以增长很多知识，得到很多经验，并且丰富了结果的内容，为今后的实际应用提供了有价值的借鉴。下面，我就将试验过程做一大致的描述。

　　在实验过程中，我们在传输、DDN设备上多次做环路电路测试，利用环路的手段帮助定位并排除故障。为了更加清晰地描述环路测试过程，在图4的示意图上用字母（A、B、C、）来标注做环路的位置。

图4 环路测试示意图

　　在网管配置好相关数据，物理线路都连接完毕，网络设备也连接完成以后，我们首先从路由器上查看端口及协议状态，发现这2条线路的LINE及LINE PROTOCOL都是DOWN，说明线路存在问题，于是我们大致按照下面的步骤进行了处理。

　　1、因为连接这两条线路的子端口的LINE状态都是DOWN，所以首先想到整个155Mbit/s通路有可能都没有连通。同时，我们发现多信道STM-1模块上面的RxCXR灯不亮，则证实了肯定是从ADM16/1 的光接口到该模块之间的光路上存在故障。一般来说，出现这样的问题大多是光纤的问题，很少是由于设备原因引起的。于是我们更换了一对光纤，故障现象就消失了，并且看到两条线路的子端口的LINE状态都变成了UP状态，说明不仅全程光路已经正常，而且从路由器到ADM16/1这一段电路在VC12级别上的配置是匹配的，并且这一段的2Mbit/s物理通路工作正常。

　　2．LINE UP后，LINE PROTOCOL依然DOWN，于是我们开始检查VC12/2的这条2Mbit/s专线。　

　　PA-MC-STM-1 LED指示灯的状态如表1所示。

表1

　　（1）首先在ADM16/1 A位置将这个2Mbit/s向7507方向做环路，发现多信道STM-1模块中这个E1子端口的LINE PROTOCOL UP，且为LOOPED，说明7507看到了环路，SDH到7507的2M通路正常。然后在A位置向3640方向做环路，发现3640的E1接口LINE PROTOCOL状态还是DOWN，因此，我们断定应该是ATM16/1到3640之间的2Mbit/s线路有问题。

　　（2）于是我们就用2M表在DDF2（Digital Distribution Frame，数字配线架）位置跨接测试，测试结果显示发线的衰耗很大，约为16DdB，说明从DDF2到DDF1这一段发方向的跳线中，肯定有跳线接头连接不实。于是我们将DDF2的跳线拆掉重新跳接后，用2M表测试,发现衰耗还是很大，我们又在DDF1处将跳线拆掉重新跳接，还是衰耗大，这样故障范围就缩小到最后一个接头了。

　　(3)我们在DDF1跳出的2Mbit/s线的一端做了一个RJ45插头，为了和3640 E1电缆的RJ45插头互连，我们使用了一个RJ45插座到插座的转换器，连接2Mbit/s跳线和E1电缆。故障就出现在这里，其中的一个RJ45插座和插头接触有些松动，造成线路连接不实，所以使整个2Mbit/s线路衰耗过大。经过处理，故障消失了，多信道STM-1的E1子端口LINE PROTOCOL状态变为UP，这条2Mbit/s线路终于调通了。

3. 2Mbit/s线路连通后，我们就开始处理128kbit/s专线的问题了，主要经过了以下几个步骤：

　　(1)我们首先在ADM16/1 A位置向7507和2611两个方向分别做2Mbit/s环路，结果发现，双方都分别检测到了环路，LINE PROTOCOL状态都变为UP，且为LOOPED。这就说明从SDH出发向两边看，所有的通路都正常，7507可以检测到2Mbit/s环路，2611在经过了DDN后，也可以检测到这个环路。

　　(2)然后，我们又在DDN节点机的CE1中继端口（B位置）向两边做环路，同样，7507和2611的LINE PROTOCOL的状态都为UP，说明从DDN节点机的中继端口出发向两边看，所有的通路也都正常。

　　(3)做完CE1环路后，还不能发现问题所在，于是我们又在DDN节点机的V35端口处（C位置）做环路。这时就发现2611能够检测到环路，LINE PROTOCOL UP，而7507上信道化STM-1模块相应的E1子端口就检测不到环路了，相应的LINE PROTOCOL状态依然是DOWN。

　　(4)发现问题以后，我们又使用2Mbit/s表在DDF2处进行了跨接测试，发现2M发方向没有任何告警，通路正常，而收方向出现REMOTE告警，即收到了由7505发来的远端（对告）告警。同时，当我们断开7507的光纤，在ODF1（Optical Fiber Distribution Frame , 光纤配线架）将光纤向ADM16/1方向做环路时，再用2M表测试2Mbit/s收方向，发现REMOTE告警消失，2Mbit/s收发均正常。

　　(5)根据上述各种测试现象，在经过了深入、细致的分析后，最后我们认为应该是多信道STM-1模块在某些参数的配置上与DDN节点机的参数不完全匹配，而且是有关帧格式的参数。理由如下：

　　从2M表测试结果看，之所以在2Mbit/s收方向会出现REMOTE告警，而断开7507后告警即消失，原因应该是当7505接收到由DDN节点机装配并发送过来的2Mbit/s信息帧时，认为帧格式不正确，就回送一个REMOTE告警，说明与远端设备（DDN节点机）不匹配，不能正确识别2Mbit/s信息帧。

　　从DDN环路测试结果看，当在DDN节点机的CE1中继端口（B位置）做环路时，7507的E1子端口状态为UP，而此时并没有由DDN节点机将2Mbit/s重新成帧。当从DDN节点机V35端口（C位置）做环路时，由于2Mbit/s帧是经DDN节点机重新装配后发送到7507的，所以帧格式可能与7507所设置的帧格式不匹配，使E1子端口的LINE PROTOCOL状态为DOWN。

　　（6）经过了上述对问题的分析与定位，我们决定从参数下手，仔细检查DDN节点机的参数和7507的参数，一一进行核对。DDN节点机的CE1参数比较简单，一般默认为1~31时隙帧格式、CRC4 DISABLE。信道化STM-1上对应的E1子端口也设定为使用1~31时隙传送数据，而CRC4参数默认值却为ENABLE，与DDN节点机出现了不一致。于是，我们更改了路由器的CRC4参数，设定为"NO CRC4"，同时在DDN网管上重新生成了一遍128kbit/s电路，于是这条128kbit/s电路终于调试通了，LINE PROTOCOL状态变为UP。

　　至此，两条专线均已调通，试验成功。

7 易出现的问题

　　通过这一段时间的测试，我们总结了一些容易出现的故障，以及相应的处理方法，以供参考。

　　1．光纤故障
　　·故障现象：PA-MC-STM-1面板RxCXR LED指示灯不亮、所有子端口的LINE状态均为DOWN。
　　·故障原因：光纤不通。
　　·故障处理：检查并清理光纤接头或更换光纤。

　　2．2Mbit/s物理线路故障
　　·故障现象：对于E1专线电路，PA-MC-STM-1 E1子端口的LINE状态为UP、LINE PROTOCOL状态为DOWN，且对端路由器E1端口LINE状态为DOWN；2M表测量衰减过大或检测到断路(LOS)。
　　·故障原因：2Mbit/s跳线接头连接不实、跳线跳接错误。
　　·故障处理：检查跳线接头或更改跳线。

　　3．参数配置问题
　　·故障现象：对于N×64kbit/s专线电路，在DDN CE1端口做环路，双方路由器均能够检测到环路，从DDN V35端口做环路，低端路由器能够检测到环路，而高端路由器检测不到2Mbit/s环路。
　　·故障原因：路由器与DDN之间参数不匹配。
　　·故障处理：检查成帧格式（1~31时隙）及CRC-4参数。

8 实验结论

　　通过实验，证实了PA-MC-STM-1拆分2Mbit/s及N×64kbit/s的功能正常，可以基于北京通信的DDN、SDH网络向用户提供此类业务。

9、业务开通建议

　　在用户初次申请N×64kbit/s汇入CE1并再汇入STM-1业务时，建议在正式开通专线业务前，应留出一定时间由电信维护部门与用户配合进行电路调测与运行观察，确保在运行一段时间没有问题后再进行批量的开通，以向用户提供高可靠、高质量的服务。

　　在进行专线故障处理时，电信维护部门应与用户密切配合。因为这类专线所经过的中间环节较多，涉及到不同的维护部门，给故障处理带来了一定的难度，同时在处理障碍时，也需要用户配合查看其网络设备及线路的状态。所以我们应该急用户所急、想用户所想，与用户密切配合尽快地为用户解决问题，展现北京通信高技术、高水平的企业形象。