利用mstp技術組建基于sdh的多業務傳送平臺論文-資料下載頁

　　

【正文】 PPP/HDLC協議：PPP/HDLC幀格式如圖2－9所示。它是將IP數據報通過PPP(Point to Protocol，點對點協議)進行分組，然后使用HDLC(High Level Data Link Control，高級鏈路控制)協議根據RFC1662規范對PPP分組進行定HDLC幀PPP幀圖29 PPP/HDLC幀格式標志Ox7E地址XFF控制0x03協議8/16bitPPP信息(IP包)填充FCS 16/32bit標志0X7E下一幀或幀間填充界裝幀，最后將其映射到基于字節的SDH虛容器中，再加上相應的SDH開銷置入STMN幀中。是寧夏電信網優前使用最多的IP over SDH鏈路層映射協議。在這種映射方式中，PPP提供多協議封裝、差錯控制和鏈路初始化控制等功能。HDLC協議則對經過PPP封裝的IP數據報進行定界在確定了IP包在PPP幀中的封裝之后，PPP/HDLC幀在SDH幀中的封裝就會簡化一些。PPP將SDH視為面向字節的全雙工鏈路，把PPP/HDLC幀的字節流映射入SDH的虛容器中即可。PPP幀在虛容器中邊界對齊，逐行排放，因為PPP/HDLC幀長是可變的，允許其跨越虛容器的邊界。 LAPS協議的應用IP over SDH的LAPS協議是HDLC協議族的一種，它提供數據鏈路服務及協議規范，可以完全替代PPP/HDLC協議。LAPS幀格式與PPP幀格式的比較如圖211所示。從圖211中比較可以發現，LAPS協議與PPP/HDLC協議有很多相似之處，比如都采用標志字節0x7E進行幀定界，控制域依然是0x03，依然保留透明傳輸指示符0x7E、0x7D等等。但在實現具體配置時二者也存在很大差別，以下為在寧夏電信MSTP城域傳輸網中，論文制訂的配置規則：1)在PPP/HDLC協議中，地址域的全局地址為0XFF，對個別地址并沒有規定；而LAPS協議則規定了3種地址：全局地址為0XFF，個別地址分別為0X04(IPv4)和0X06(IPv6)。2)PPP/HDLC協議利用PPP域對多協議進行封裝；而LAPS協議需將PPP/HDLCLAPS幀圖210 LAPS幀格式與PPP幀格式的比較PPP幀HDLC幀SAPIs標志Ox7E地址XFF控制0x03協議8/16bitPPP信息(IP包)填充字段FCS 16/32bit標志0X7E下一幀或幀間填充標志Ox7E地址XFF控制0x03LAPS信息(IP包)FCS16/32bit標志0X7E下一幀或幀間填充中不分配作它用的地址域改為SAPIs(服務訪問點)標識符來進行多協議封裝。例如當SPAIs為0x04時，表示攜帶的是基于IPv4協議的業務，0x0C為Ethernet [1][2][5]。為了與PPP/HDLC兼容，當攜帶的業務類型為PPP/HDLC時，SAPIs的值為0xFF。3)在PPP/HDLC幀的傳送過程中，對短的信息域必須進行填充；而LAPS幀則不進行填充。4)對于FCS校驗，PPP/HDLC為32bit或16bit，依具體情況而定；而LAPS則直接為32bit。從以上規則區別可以發現，LAPS協議比PPP/HDLC更加簡單方便，封裝效率更高。這在一定程度上提高了IP傳輸時的速率和效率，但由于它依然采用基于標志字節的幀定界方案，因此無法從本質上改變由此而帶來的諸多缺點。1)為了區分HDLC幀，需要對每一個字節進行監視以查找幀標志0x7E，這在高速應用中不易實現。2)為防止信息域中出現與標志字節相同的字節而采取的字節填充/去填充方式，不僅使操作變得復雜，降低了處理速度，也導致帶寬需求增加，例如“0x7E”被編碼為“0x7D 0x5E”。3)使用固定的標志字節來標識幀的起始和結束對防止錯誤不利，特別是在信息域中惡意模仿該標志字節會造成錯誤的幀結束判斷，為了解決這些問題，論文進一步采用了GFP協議來靈活支持各種數據協議的傳送。 GFP協議的實現以太網IP/PPPMAPOSRPRFCESCONFICON其他GFP客戶專用屬性(凈荷相關)GFP通用屬性(凈荷無關)SDH通道其他字節同步通道OTN通道GFP協議是一種面向無連接的新型數據鏈路層封裝協議，如圖211所示， 圖211 GFP協議與高層客戶信號類型及傳送通道的關系GFP協議為高層客戶信號適配到字節同步的物理傳輸通道提供了幾種通用機制，能靈活支持現在和將來的各種數據協議的傳送，提高現有SDH網絡的帶寬效率，為以太網幀提供簡單經濟的端到端連接，具有封裝效率高、誤碼擴展小、無隨機帶寬膨脹代價等優點，尤其適合高速傳輸鏈路的應用。GFP通用屬性對所有采用GFP協議封裝的業務均適配，包括PDU定界、數據鏈路同步和擾碼、客戶PDU復用及與客戶無關的性能監測等功能。GFP客戶專用屬性則用于客戶PDU至GFP凈負荷的映射、客戶專用的性能監測及OAM等問題的處理。GFP幀分成兩類：GFP業務幀和GFP控制幀。如圖212所示。GFP業務幀GFP幀業務幀控制幀業 務管理幀業 務數據幀保留幀空白幀圖212 GFP幀類型又分為業務數據幀(CDFs)和業務管理幀(CMFs)，GFP業務數據幀用來傳輸業務數據，GFP業務管理幀用來傳輸跟業務信號和GFP連接管理有關的信息，論文對GFP幀的字節安排如下GFP幀結構(1)GFP核心信頭GFP核心信頭完成GFP的數據鏈路管理功能，實現與高層PDU無關的GFP幀定界功能，GFP幀定界是ATM的基于HEC幀定界機制的變通。GFP核心信頭為4B，包括兩個域：a)凈荷長度指示(PL1)域其大小為2B，表示GFP凈荷區的大小，就是核心信頭的最后1B到下一個幀的開頭的偏移量。范圍在0～3之間的PL1值預留給GFP內部使用，稱為GFP 控制幀，其他則設置為GFP業務幀。b)核心HEC(Chec)域其大小為2B，為循環冗余校驗(CRC16)序列，用來保護核心信頭的完整性。CRC16能做到單字節糾錯和多字節檢錯。(2)GFP凈荷區凈荷區包括GFP核心信頭后的所有的字節，其長度可在0～65535B之間變化，一般指GFP面向的業務管理信息，比如業務PDU、鏈路層代碼字或GFP業務管理信息。從結構上來講，凈負荷區可分為必不可少的兩部分：凈荷信頭和凈荷信息域。第3部分凈荷FCS域是可選的。1)凈荷信頭凈荷信頭長度設置為可在4～64B之間變化，是為支持數據鏈路管理，特別是傳輸業務信號。凈荷信頭包括兩個不可少的區域：類型域和類型信頭差錯檢測(Thec)域。Thec域保護類型域的完整性。需要時，凈荷信頭還可包括一個長度可變的子域，叫做擴展信頭。有沒有擴展信頭和擴展信頭的格式及有沒有可選的凈荷FCS由類型域指定。GFP凈荷類型域:2B的凈荷信頭域，表示GFP凈荷信息的內容和格式。凈荷類型域把多業務環境中的不同業務區分開來。類型域由下列幾個指示符構成：凈荷類型指示符(PTI)由3bit組成的子域，表示GFP業務幀類型。當前寧夏電信MSTP網絡中定義了兩類用戶幀：用戶數據幀和業務管理幀。凈荷FCS指示符(PFI)由1bit組成，表示是否有凈荷FCS域。擴展信頭指示符(EXI)由4bit組成，表示擴展信頭GFP的類型，已經定義了3種擴展信頭：空白擴展信頭，線性擴展信頭和環狀擴展信頭。用戶凈荷指示符(UPI)由8bit組成，表示GFP凈荷信息域中傳輸的凈荷的類型，業務數據和業務管理幀的UPI值在下面指定，UPI根據傳輸的業務信號類型來設定。我們已定義的業務數據幀的UPI值包括：幀映射以太網。幀映射PPP。透明映射光纖信道。透明映射FICON。透明映射ESCON。透明映射Gb以太網。類型HEC(Thec)域。HEC大小為2B，為CRC16序列，為保護類型域的完整性，通過對類型信頭字節計算來生成。GFP擴展信頭：GFP也支持靈活的信頭擴展機制，方便各種傳輸機制的GFP的裝配。凈荷擴展信頭是一個0～60B的擴展域。用來支持面向技術的數據鏈路信頭，比如虛鏈路指示符、“源/目的”端地址、端口號、業務類型、eHEC等等。擴展信頭的類型由凈荷信頭的類型域中的EXI比特來表示。3種不同擴展信頭(空白、線性和環擴展信頭)用來支持在邏輯環和邏輯點到點配置上面向各類業務的數據。空白擴展信頭：當EXI設置了這個值時，沒有擴展信頭，這也是一種默認情況。線性擴展信頭：大小為2B，支持點到點配置中多個客戶的GFP凈荷的共享，主要用于把多個獨立的連接匯聚到一個傳輸通道中。線性擴展信頭由一個8位的通道ID(CID)域(用于標識GFP終端256個通信通道)和一個預留未來使用的8位空白域組成。環擴展信頭：當前建議考慮為18B，支持環配置中多客戶的GFP凈荷的共享。同樣的功能出現在RPR中具有分組環功能的MAC中，只是在RPR中，MAC PDU用空白擴展信頭來傳送。擴展HEC(Ehec)域：長為2B，包含一個CRC16序列，保護了擴展內容的完整性。2)凈荷信息域包含組成幀的PDU，大小為0～65535X個字節，其中X為凈荷信頭和凈荷FCS域(如果存在)的大小。業務用戶/控制PDU總是轉變為按字節排列的分組數據流的GFP凈荷信息域。3)凈荷幀校驗序列(FCS)這是一個可選的長度為4B的幀校驗序列，為CRC32檢測序列，用來保護GFP凈荷信息域的內容。類型域內PFI值為 1時表示有凈荷FCS域。GFP幀定界實現因核心頭部允許GFP幀定界處理與高層PDU的內容無關，考慮到這一點，論文對GFP采用了類似ATM技術中基于差錯控制的幀定界方式，這與利用HDLC成幀方式的適配方法所采用的幀定界方式不同。HDLC類適配技術(如PPP)需要依賴于某些特殊字符進行幀定界和提供控制信息。對于凈負荷內出現的保留字符，需要插入轉義字符進行區分，從而造成不確定性的帶寬增加。GFP幀定界是基于PLI域與cHEC域之間的相關性來完成的，其狀態轉移圖如圖213所示。結合寧夏電信SDH網絡實際，論文將同步過程設置為：當系統為初始狀態或失步后，使系統進入搜索狀態，在輸入碼流中逐字節地尋找幀頭部和進行頭部CRC校驗。當發現正確的CRC校驗碼后，就轉入預同步狀態。在預同步狀態，根據幀頭部指示的下一個GFP幀位置，繼續逐幀進行CRC校驗，若連續DELTA幀CRC校驗正確，就轉入同步狀態，否則回到搜索狀態重新捕捉幀頭部。論文通過對GFP和HDLC類協議的幀同步過程進行定時分析，可以看出，GFP的幀失步率(PLF)和偽幀偽同步率(PFF)性能更好，但平均幀同步時間(MTTF)要稍差一些。GFP幀具有多層頭部結構和靈活的頭部擴展機制。凈負荷頭部可以提供與客戶信號和網絡拓樸相關的各種信息，使得GFP協議能夠適用于多種應用環境，如PPP網絡、環形網絡、RPR網絡與OTN等。GFP還支持來自多個客戶信號或多個客戶類型的幀進行統計復用和流量聚合，并允許不同的業務類型共享相同的傳送信道，此時CID域值可用來標識幀的發端MAC端口。當沒有其他GFP幀可傳送時，必須插入GFP空閑幀，以提供連續的信號流映射到字節同步的物理層。GFP幀映射實現在寧夏電信MSTP傳送網中,論文在GFP協議中定義了幀映射GFP(GFPF)與圖213 GFP幀同步狀態轉移圖連續n個cHEC正確cHEC正確或單比特錯誤cHEC正確cHEC正確搜索狀態cHEC錯誤逐幀。預同步狀態(cHEC1)同步狀態預同步狀態(cHECn)逐幀透明GFP(GFPT)兩種映射模式。GFPG模式用于以效率和靈活性為主的連接，成幀器接收到完整的一幀后才進行封裝處理，可用來封裝長度可變的IP/PPP分組或以太網MAC幀。這種模式類似于存儲轉發方式，需要對整個幀進行緩沖來確定幀長度，因而會增加不必要的延遲時間，但支持幀的復用。GFPT模式具有固定的幀長度或恒定的比速率，專為封裝塊編碼數據流而設計，碼字的處理無需等待完整的幀接收過程，這種模式尤為適于對延遲敏感的存儲區域網(SAN)業務，如ESCON、FICON和光纖通道(FC)等，以下為寧夏電信GFP幀映射模式配置規則。(1)幀映射GFPF把第2層的幀映射入GFP的目的是為在對PDU進行包級處理要求的情況下方便任意編碼業務信號的傳送。這種業務信號包括IEEE 、PPP/IP封包或任何用HDLC成幀的PDU。發送端把一個整個的業務數據幀封裝進自己的GFP幀中，裝配過程只應用到第2層PDU而不是物理層業務信號。幀映射GFP支持幀復用，幀映射GFP用了GFP業務幀的基本幀結構，包括要求的凈荷信頭，凈荷FCS可選。(2)透明(8B/10B)映射GFPT把8B/10B凈荷透明映射進GFP的目的是為了在要求很低的傳送反應時間內完成8B/10B塊編碼業務信號的傳送。這些業務信號包括光纖信道、ESCON、FICON和千兆以太網。不需要把整個的業務數據幀都緩存進自己的GFP幀，這些業務信號的個別字符從業務塊編碼中解映射出來，然后映射進周期性固定長度的GFP幀中。這種映射不需要考慮業務字符是數據還是控制字符，這種控制字符保留了8B/10B的控制編碼，透明GFP不排除幀復用。透明GFP業務幀的幀結構和幀映射GFP相同，都包括必需的凈荷信頭，凈荷FCS可選[14][25]。(3)裝配過程：第1步是對從物理層來的業務信號進行解碼，這是一個8B/10B數據代碼字(或者數據代碼指示符，DCI)，把接收到的8B/10B數據代碼中的10bit的字符解碼成原來的8bit值；如果是8B/10B控制代碼字，就變成控制字符。8B/10B控制碼字映射成一個有16種可能的4bit的控制代碼指示符(CCI